Chesapeake Bay, den största mynningen i USA och en av de största i världen, står inför nya risker från ett lager av starkt försurat vatten cirka 10 till 15 meter under ytan, en ny studie har funnit.

Denna "pH-minimizon" är 10 gånger surare än buktens ytvatten och kan utgöra en risk för en mängd olika ekonomiskt och ekologiskt viktiga marina arter, inklusive ostron, krabbor och fiskar, säger forskarna. En minskning av antalet organismer med kalciumkarbonatskal - särskilt ostron - kan hämma vikens förmåga att hantera ökningen av surheten, lägger de till.

Resultaten av studien rapporteras denna vecka i Naturkommunikation .

"Ostron och andra musslor ger en inbyggd Tums-effekt som naturligt hjälper viken att hantera frätande vatten, sade George Waldbusser, en marinekolog från Oregon State University och medförfattare till studien. "De genererar stora mängder kalciumkarbonatstrukturer, som kanske kan buffra de ökande mängderna koldioxid som kommer in i viken.

"Överskörd och sjukdomar har minskat antalet ostron, dock, och vi ser resultaten."

Huvudförfattaren Wei-Jun Cai från University of Delaware ledde studien, som fann att pH-nivåerna i detta skiktade vattenskikt var cirka 7,4, nästan en enhet lägre än ytvatten där det genomsnittliga pH-värdet är cirka 8,2. En kombination av faktorer orsakade sannolikt denna frätande zon, inklusive hypoxi och generering av giftigt svavelväte i bottenvattnet som blandas med andra lager av viken.

"Denna studie visar för första gången att oxidation av svavelväte och ammoniak från bottenvattnet kan vara en stor bidragande orsak till lägre pH i kusthaven och kan leda till snabbare försurning i kustvatten jämfört med det öppna havet, " sa Cai.

Tidigare studier, inklusive arbete av Waldbusser, har visat att jordbruksnäringsämnen som kommer in i Chesapeake Bay successivt har tömt syrenivåerna i bottenvattnet - en process som kallas hypoxi - samt försurar viken snabbare än havsvatten. Djur behöver syre för att leva och utan det, de dör. Bakterie, dock, kan "andas" utan syre, producerar ofta svavelväte, vilket ytterligare ökar syrebehovet och även ökar försurningen, sa Waldbusser.

"Hypoxi leder i detta fall till en förstärkning av försurning, " påpekade han. "Om fler ostron fanns där, de skulle hjälpa till att dra upp maten ur vattnet, minska syrebehovet, och binda kol från systemet. Nu är försurningen sådan att vi måste vara oroliga att det kommer att göra det svårare för vissa marina organismer att producera sina kalciumkarbonatskal. Vi vet ännu inte vad dessa trösklar är runt omkring."

Ostron har visat sig vara känsliga för förändringar i försurningar, särskilt på västkusten där frätande vatten drabbade industrin hårt för flera år sedan. Waldbusser och OSU-kollegan Burke Hales hjälpte odlare att mildra problemet genom att identifiera tidpunkter på dygnet då lokala försurningsnivåer var lägre så att kläckerier kunde dra in mer fördelaktiga vatten att använda för att odla sina ostron.

Ostkusten ostron är en annan sort, Waldbusser sa, och kan faktiskt vara något mer motståndskraftig än västkustens Stillahavsostron. Men den vetenskapliga förståelsen för hur mycket surhet de tål är begränsad.

"Vi vet att i vissa områden i Chesapeake Bay där det har varit hög surhet, ostron har överlevt, men vi vet inte om det finns delpopulationer som har mer motståndskraft, eller vad tröskeln är för deras förmåga att skapa skal."

Waldbusser sa att enskilda ostron kan filtrera uppåt 50 liter vatten varje dag. Forskare har uppskattat att före europeisk bosättning, Chesapeake Bay hade så många ostron att de kunde filtrera hela viken på tre dagar. I dag, det skulle ta ungefär 300 dagar på grund av färre ostron och mer näringsämnen i vattnet, han sa.

"Muddring av bukten på 1950- och 1960-talen tog bort många ostronskal som utgjorde en bas för att skapa ostronrev, sade Waldbusser, som började sin forskning om ostron och försurning vid University of Maryland för mer än 10 år sedan innan han kom till Oregon State.

"Sedan 1980-talet, många av restaurangerna på östkusten deltog i ett program för att återvinna ostronskal i bukten för att skapa mer livsmiljö, men det har inte räckt för att ersätta det som tagits ut."