Den 11 augusti, 2015, en NASA-satellit fångade denna falska färgbild av en stor blomning av cyanobakterier ( Nodularia ) virvlande i Östersjön. Dessa cyanobakterier fixerar oorganiskt atmosfäriskt kväve (N2) till en form som är tillgänglig för Life, en process som är grundläggande för marina ekosystem. I vår artikel visar vi att kvävefixering blir ännu viktigare när havets syresättningstillstånd avtar. Kredit:NASA Earth Observatory/USGS
Ny forskning ledd av forskare vid University of Bristol har visat att de återkopplingsmekanismer som ansågs hålla det marina kvävekretsloppet relativt stabilt över geologisk tid kan bryta ner när syrenivåerna i havet sjunker avsevärt.
Kvävets kretslopp är avgörande för alla former av liv på jorden - kväve är en grundläggande byggsten i DNA.
Det marina kvävets kretslopp är starkt styrt av biologin och små förändringar i det marina kvävets kretslopp har stora konsekvenser för livet. Man tror att den marina kvävecykeln har hållit sig relativt stabil under geologisk tid på grund av en rad olika återkopplingsmekanismer.
Dessa återkopplingsmekanismer kallas "nitrostaten". Dock, exakt hur den globala marina kvävecykeln och de tillhörande återkopplingsmekanismerna reagerade på tidigare allvarliga förändringar i marin syresättning är inte väl förstått.
Teamet använde en databegränsad jordsystemmodell för att visa att under dessa syrefattiga förhållanden kan havet bli extremt utarmat på kväve när det totala biotillgängliga kvävelagret kollapsar i förhållande till fosfor.
Samtidigt övergår havet från ett oxiskt nitrathav till ett anoxiskt ammoniumhav. Den väsentliga minskningen av inventeringen av biotillgänglig kväve i havet som svar på förändringar i marin syresättning kan representera en viktig biogeokemisk sårbarhet.
Deras resultat publiceras idag i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .
Huvudförfattare Dr. David Naafs från University of Bristols School of Earth Sciences, sa:"Våra resultat visar att en förändring av mängden syre i havet kan ha katastrofala effekter på vitala biogeokemiska kretslopp som kvävecykeln, som är avgörande för alla former av liv."
Medförfattare Dr Fanny Monteiro, från Bristol's School of Geographical Sciences, tillade:"Våra modelleringsresultat överensstämmer med de glesa tillgängliga proxydata från det geologiska förflutna."
Medförfattare professor Ann Pearson från Harvard University, sa:"Våra modelleringsresultat visar effekterna av förändringar i havssyresättningen på den marina kvävecykeln för platser och tidsperioder för vilka vi (ännu) inte har tillräckliga proxydata."
Styrkan och tillståndet hos den marina kvävecykeln och den biologiska pumpen i havet är mycket känsliga för störningar i nivån av oceaniskt syre.
Eftersom syrehalterna i haven för närvarande sjunker och förväntas minska betydligt mer under de kommande decennierna på grund av antropogen verksamhet, resultaten tyder på att det marina kvävekretsloppet kan komma att störas avsevärt i framtiden.
