Hewan-hewan mulai dari plankton hingga ikan kecil mengkonsumsi sejumlah besar oksigen yang tersedia di lautan dengan tepat bernama "zona minimum oksigen" setiap hari.
Kandungan oksigen di lautan mungkin sering mengalami pasang surut dalam arti yang sangat harfiah - yaitu, dalam bentuk banyak makhluk laut yang makan di dekat permukaan pada malam hari kemudian tenggelam ke dalam keselamatan perairan yang lebih dalam, lebih gelap saat fajar .
Penelitian yang dimulai di Princeton University dan baru-baru ini dilaporkan dalam jurnal Nature Geoscience menemukan bahwa hewan mulai dari plankton hingga ikan kecil mengonsumsi sejumlah besar oksigen yang tersedia di lautan dengan tepat bernama "zona minimum oksigen" setiap hari. Banyaknya organisme yang mencari perlindungan di perairan sekitar 200 hingga 650 meter (650 hingga 2.000 kaki) setiap hari menghasilkan konsumsi global antara 10 dan 40 persen oksigen yang tersedia di kedalaman ini.
Schooling Atantic Spadefish di tenggara Florida. Kredit: Shutterstock / Peter Leahy
Temuan ini mengungkapkan peran penting dan kurang dihargai yang dimiliki hewan dalam kimia laut pada skala global, jelas penulis pertama Daniele Bianchi, seorang peneliti postdoctoral di McGill University yang memulai proyek ini sebagai mahasiswa doktoral ilmu atmosfer dan kelautan di Princeton.
"Dalam arti tertentu, penelitian ini harus mengubah cara kita berpikir tentang metabolisme lautan," kata Bianchi. “Para ilmuwan tahu bahwa ada migrasi masif ini, tetapi tidak ada yang benar-benar mencoba memperkirakan bagaimana dampaknya terhadap kimiawi lautan.
"Secara umum, para ilmuwan berpikir bahwa mikroba dan bakteri terutama mengonsumsi oksigen di laut yang lebih dalam," kata Bianchi. “Apa yang kami katakan di sini adalah bahwa hewan yang bermigrasi pada siang hari merupakan sumber penipisan oksigen yang besar. Kami menyediakan set data global pertama yang mengatakan itu. "
Sebagian besar lautan dalam dapat mengisi kembali (seringkali hanya nyaris) oksigen yang dikonsumsi selama migrasi massal ini, yang dikenal sebagai migrasi vertikal diel (DVMs).
Tetapi keseimbangan antara DVM dan pasokan oksigen air dalam yang terbatas bisa dengan mudah terganggu, kata Bianchi - terutama oleh perubahan iklim, yang diprediksi akan semakin mengurangi kadar oksigen di lautan. Itu bisa berarti hewan-hewan ini tidak akan bisa turun ke kedalaman, menempatkan mereka pada belas kasihan predator dan memberikan cara penghisap oksigen pada zona laut baru.
Gambar di atas menunjukkan berbagai kedalaman (dalam meter) tempat hewan bermigrasi pada siang hari untuk melarikan diri dari pemangsa. Merah menunjukkan kedalaman dangkal 200 meter (650 kaki), dan biru mewakili kedalaman 600 meter (2.000 kaki). Angka hitam pada peta mewakili perbedaan (dalam mol, digunakan untuk mengukur kandungan kimia) antara oksigen di permukaan dan sekitar 500 meter, yang merupakan parameter terbaik untuk memperkirakan kedalaman migrasi. Kredit: Daniele Bianchi
“Jika oksigen laut berubah, maka kedalaman migrasi ini juga akan berubah. Kita bisa mengharapkan perubahan potensial dalam interaksi antara pria yang lebih besar dan yang kecil, ”kata Bianchi. "Yang menyulitkan cerita ini adalah bahwa jika hewan-hewan ini bertanggung jawab atas sepotong penipisan oksigen secara umum, maka perubahan dalam kebiasaan mereka mungkin memiliki umpan balik dalam hal kadar oksigen di bagian lain dari lautan yang lebih dalam."
Para peneliti menghasilkan model global kedalaman DVM dan penipisan oksigen dengan menambang data akustik samudera yang dikumpulkan oleh 389 kapal pesiar penelitian Amerika dan Inggris antara tahun 1990 dan 2011. Menggunakan pembacaan latar belakang yang disebabkan oleh suara binatang ketika mereka naik dan turun, para peneliti mengidentifikasi lebih banyak dari 4.000 acara DVM.
Mereka kemudian secara kimia menganalisis sampel dari lokasi acara DVM untuk membuat model yang bisa menghubungkan kedalaman DVM dengan penipisan oksigen. Dengan data itu, para peneliti menyimpulkan bahwa DVM memang mengintensifkan defisit oksigen dalam zona minimum oksigen.
“Anda dapat mengatakan bahwa seluruh ekosistem melakukan migrasi ini - kemungkinannya jika ia berenang, ia melakukan migrasi semacam ini,” kata Bianchi. “Sebelumnya, para ilmuwan cenderung mengabaikan bagian besar ekosistem ini ketika memikirkan kimia laut. Kami mengatakan bahwa itu sangat penting dan tidak bisa diabaikan. "
Bianchi melakukan analisis data dan pengembangan model di McGill dengan asisten profesor ilmu bumi dan planet Eric Galbraith dan mahasiswa doktoral McGill David Carozza. Penelitian awal tentang data akustik dan pengembangan model migrasi dilakukan di Princeton bersama K. Allison Smith (diterbitkan sebagai KAS Mislan), rekan penelitian pascadoktoral dalam Program Ilmu Atmosfer dan Kelautan, dan Charles Stock, seorang peneliti dengan Geofisika Laboratorium Dinamika Fluida dioperasikan oleh Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional.
Melalui Princeton Journal Watch