在过去的50年里，公海中的缺氧区有所增加，科学家们普遍将此归因于全球气温上升。然而近日，一项发表于《自然》的研究发现，历史上海洋有过不同的温暖时期，但那时海洋缺氧区是缩小的，这与普遍认知恰恰相反。中国生物多样性保护与绿色发展基金会（中国绿发会、绿会）国际现将该研究介绍编译如下。
图片说明：与普遍预期相反，历史上漫长的海洋温暖时期，缺氧区（红色）是缩小的。图源：Alexandra Auderset, Princeton and MPIC
由马克斯普朗克化学研究所（Max Planck Institute for Chemistry）和普林斯顿大学（Princeton University）的研究人员领导的国际科学家团队发现，在漫长的历史长河中，海洋有过不同的温暖时期，但那时海洋缺氧区是缩小的，这与普遍认知恰恰相反。论文的第一作者、普林斯顿大学研究员亚历山德拉奥德塞特（Alexandra Auderset）说：“我们没想到会有如此明显的效果。”
“了解这些变化很重要，因为“当氧气变得稀缺时，海洋生物的生存就会变得更加艰难。”研究人员说，例如，在东太平洋和北印度洋的低氧地区，只有特殊的微生物和新陈代谢缓慢的生物才能生存，比如水母。
海洋过去的氧气含量可以通过检测沉积物来读取。这是由于曾经生活在海面的浮游生物等，在死后其骨骼沉入海底，成为了沉积物的一部分。所以，海洋沉积层提供了过去的海洋含氧量的信息。
在浮游生物的一生中，它们会吸收氮等化学元素，而氮的同位素比率又取决于环境条件：在缺氧条件下，会发生一个称为细菌反硝化的过程，在这个过程中，细菌将营养硝酸盐转化为分子氮。这些细菌更喜欢吸收氮的轻同位素而不是重同位素，因此当细菌在海洋中活跃时，比例会发生变化。因此，科学家们可以通过测量这一点来确定早期缺氧区的范围。
在过去的温暖时期，热带太平洋充氧充足。
科学家利用浮游生物吸收的氮同位素研究表明，在大约1600万年和5000万年前的两个海洋暖期，北太平洋东部热带水柱中的反硝化作用大大减少。
研究人员说：“研究结果正在改变我们对气候变暖与海洋氧气条件之间关系的看法。然而，目前尚不清楚这对目前的公海缺氧区扩张意味着什么。我们也还不知道我们这项对海洋缺氧区缩小的发现是否适用于未来几十年或仅适用于更长的时间。因为我们必须要了解这到底是短期结果还是长期结果。”
科学家们正在寻找原因。在目前的研究中，团队还发现，在两个暖期——大约 1600万年前和大约5000万年前——高纬度和低纬度之间的温差比现在小很多。全球变暖和高低纬温差减弱都应该有助于减弱热带风，减少富含营养的深层海水的上涌。反过来，这将导致地表生物生产力降低，死藻等有机物沉入深海的数量减少。
因此，如果类似的变化也适用于目前的全球变暖，那么未来几十年公海缺氧的程度可能会下降。
或者，原因可能在于数千公里外的南大洋。在过去漫长的温暖时期，南大洋表层水与深海之间的交换水（“深海倾覆”）可能加速，导致整个海洋内部含氧量增加，从而使低氧区缩小。如果说南大洋更强烈的深海倾覆是热带缺氧区缩小的主要原因，那么这种影响最早需要一百多年才能发挥作用。
研究人员表示，这两种机制可能都发挥了作用，目前需要确定哪种机制最重要。考虑到我们目前对变化时间尺度的不确定性，我们的发现对海洋氧气的未来具有重要意义。我们的研究结果表明，开阔的海洋缺氧区最终会缩小，这将影响海洋生态系统。”
在沿海水域，缺氧加剧会破坏生态系统并威胁人类活动。然而，公海的缺氧区是地球化学和生物循环的基础。此外，如果缺氧区的萎缩是由于热带生产力的降低造成的，那么综合变化可能对热带海洋的生物生产力及其渔业不利。研究人员说，鉴于与气候变化相关的复杂的级联效应，我们呼吁要努力限制人类造成的气候变暖。
