氧氣對維持地球上的生命至關重要。海洋從與大氣層接觸的頂層獲取氧氣。然而，隨著地球變暖，海洋容納氧氣的能力正在慢慢減弱，對海洋生態系統和依賴這些生態系統的人類活動產生了重大影響。雖然預計這些趨勢將持續下去，但海洋內部氧氣的未來分佈仍不確定。這是因為在這些區域，洋流和生物量的生物分解比大氣擴散的影響更大。

「海洋沉積物是海洋的歷史書。透過研究過去氣溫迅速升高的時間段，我們可以獲得有關海洋氧氣和生物如何應對氣候變遷的寶貴見解，」發表在《科學》（Science）研究雜誌上的一篇論文的第一作者西蒙娜-莫雷蒂（Simone Moretti）說。

有孔蟲化石是數百萬年來保存在海洋沉積物中的微小化石，馬克斯-普朗克化學研究所的科學家們領導的研究小組與普林斯頓大學合作，利用對有孔蟲的化學和形態測量相結合的方法，重建了PETM 期間熱帶海洋含氧量的反應。

有孔蟲化石中保存的氮同位素使科學家能夠追蹤水體中柱反硝化作用過去的變化。細菌將硝酸鹽轉化為分子氮（N ₂）的這個過程只​​發生在海洋中氧氣最缺乏的水域：缺氧區。

“我們的測量結果表明，與大多數人的預期相反，在PETM 期間，反硝化作用有所下降，這意味著在全球突然變暖的這一時期，海洋的缺氧區有所收縮，”進行這項研究的MPIC 實驗室負責人阿爾弗雷多-馬丁內斯-加西亞（Alfredo Martínez-García）說。

此外，有孔蟲化石的大小也被證明是謎題的基本部分。透過描述海洋生物新陳代謝的模型，可以將海洋生物的體型與其生活的環境溫度和水中含氧量連結起來。縮小體型是對氣候變暖的一種有效適應，因為它可以讓生物在受到壓力時減少新陳代謝。

這項研究的共同作者、普林斯頓大學地球科學教授柯蒂斯-多伊奇（Curtis Deutsch）評論說：”有證據顯示，熱帶太平洋中部的浮游有孔蟲在PETM變暖期間變大了，這意味著海洋上層的熱帶氧氣上升了，這令人驚訝，也出乎意料。浮游有孔蟲生活在海洋上層，與海底的有孔蟲不同。”

在PETM 變暖期間，熱帶海洋的氧氣含量不降反升，這項發現也為研究人員提供了另一個謎題的線索，即海洋生物多樣性的變化。在過去的6,600萬年中，PETM是新生代深海生物最大的滅絕事件。與PETM 有關的許多謎團之一是，雖然這次大滅絕事件在更深的海底發生，但生活在海洋最上層的生物受到的影響較小。

西蒙娜-莫雷蒂（Simone Moretti）說：”我們的研究揭示的瞬時熱帶富氧現象可能有助於在巨大的溫度壓力下保持宜居性。然而，在PETM期間，表層海洋中的動物還是受到了嚴重影響，這些生態系統花了十多萬年才恢復到原來的狀態，這在人類文明的時間尺度上是永恆的。”

編譯來源：ScitechDaily