氧气对维持地球上的生命至关重要。海洋从与大气层接触的顶层获取氧气。然而，随着地球变暖，海洋容纳氧气的能力正在慢慢减弱，从而对海洋生态系统和依赖这些生态系统的人类活动产生了重大影响。虽然预计这些趋势将持续下去，但海洋内部氧气的未来分布仍不确定。这是因为在这些区域，洋流和生物量的生物分解比大气扩散的影响更大。
"海洋沉积物是海洋的历史书。通过研究过去气温迅速升高的时间段，我们可以获得有关海洋氧气和生物如何应对气候变化的宝贵见解，"发表在《科学》（Science）研究杂志上的一篇论文的第一作者西蒙娜-莫雷蒂（Simone Moretti）说。
有孔虫化石是数百万年来保存在海洋沉积物中的微小化石，马克斯-普朗克化学研究所的科学家们领导的研究小组与普林斯顿大学合作，利用对有孔虫的化学和形态测量相结合的方法，重建了 PETM 期间热带海洋含氧量的反应。
有孔虫化石中保存的氮同位素使科学家们能够追踪水体中柱反硝化作用过去的变化。细菌将硝酸盐转化为分子氮（N2）的这一过程只发生在海洋中氧气最缺乏的水域：缺氧区。
"我们的测量结果表明，与大多数人的预期相反，在 PETM 期间，反硝化作用有所下降，这意味着在全球突然变暖的这一时期，海洋的缺氧区有所收缩，"进行这项研究的 MPIC 实验室负责人阿尔弗雷多-马丁内斯-加西亚（Alfredo Martínez-García）说。
此外，有孔虫化石的大小也被证明是谜题的基本部分。通过描述海洋生物新陈代谢的模型，可以将海洋生物的体型与其生活的环境温度和水中含氧量联系起来。缩小体型是对气候变暖的一种有效适应，因为它可以让生物在受到压力时减少新陈代谢。
这项研究的共同作者、普林斯顿大学地球科学教授柯蒂斯-多伊奇（Curtis Deutsch）评论说："有证据显示，热带太平洋中部的浮游有孔虫在PETM变暖期间变大了，这意味着海洋上层的热带氧气上升了，这令人惊讶，也出乎意料。浮游有孔虫生活在海洋上层，与海底的有孔虫不同。"
在 PETM 暖化期间，热带海洋的氧气含量不降反升，这一发现也为研究人员提供了另一个谜题的线索，即海洋生物多样性的变化。在过去的6600万年中，PETM是新生代深海生物最大的灭绝事件。与 PETM 有关的许多谜团之一是，虽然这次大灭绝事件在更深的海底发生，但生活在海洋最上层的生物受到的影响较小。
西蒙娜-莫雷蒂（Simone Moretti）说："我们的研究揭示的瞬时热带富氧现象可能有助于在巨大的温度压力下保持宜居性。然而，在PETM期间，表层海洋中的动物还是受到了严重影响，这些生态系统花了十多万年才恢复到原来的状态，这在人类文明的时间尺度上是永恒的。"
编译来源：ScitechDaily
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