En grupp forskare från tre japanska universitet har upptäckt varför det västra subarktiska Stilla havet, som bara står för 6 procent av världens hav, producerar uppskattningsvis 26 procent av världens marina resurser.

Japan gränsar till detta havsområde, känd för rika marina resurser inklusive lax och öring. Området, belägen vid slutet av den globala havscirkulationen som kallas havstransportbandet, har ett av världens största biologiska koldioxiduttag.

Studien, leds av Hokkaido University, University of Tokyo och Nagasaki University, visade att vatten rikt på nitrat, fosfat och silikat – essentiella kemikalier för att producera växtplankton – samlas i mellanvattnet (från flera hundra meter till tusen meters djup) i det västra subarktiska området, särskilt i Berings hav. Näringsämnen lyfts upp från djuphavet genom det mellanliggande vattnet till ytan, och sedan återvända till den mellanliggande näringspoolen som sjunkande partiklar genom biologisk produktion och mikrobiell nedbrytning av organiska ämnen.

Mellanvattnet blandas med löst järn som har sitt ursprung i Okhotskhavet och lyfts upp till ytan – avgörande processer som förbinder mellanvattnet och ytan och som upprätthåller en hög biologisk ytproduktivitet. Detta fynd trotsar den konventionella uppfattningen att näringsämnen helt enkelt lyfts upp från djuphavet till ytan.

Studien förlitade sig på havsdata som erhållits av ett forskningsfartyg som undersökte marginalhaven (Okhotskhavet och Beringshavet) där, gruppen trodde, storskalig blandning av havsvatten uppstår på grund av interaktionen av tidvattenströmmar med den grova topografin. Denna resa gjordes i samarbete med ett ryskt forskarlag eftersom många av de undersökta områdena faller inom Rysslands exklusiva ekonomiska zon. De erhållna uppgifterna kombinerades sedan med data som samlats in av japanska forskningsfartyg.

Analys av data visade att nitrat och fosfat återproducerat genom mikrobiell nedbrytning av organiska ämnen ackumuleras i höga koncentrationer i mellanvatten i hela den subpolära Stillahavsregionen.

Forskarna fann också att den vertikala blandningsstorleken nära Kurilöarna och Aleuterna är mycket starkare än den i de omgivande öppna haven. Denna studie visade att storskalig vertikal blandning i marginalhav bryter densitetsskiktningen för att blanda havsvatten, transporterar näringsämnen från mellanvattnet till ytan.

"Våra resultat bör hjälpa till att fördjupa förståelsen om cirkulationen av kol och näringsämnen i havet och ekologiska förändringar orsakade av klimatförändringar, " säger docent Jun Nishioka vid Hokkaido University, som ledde studien.