Anoksilised sündmused (AE) toimuvad siis, kui ookeanides tekib allpool pinnataset täielik hapnikuvaegus (O2 ). Neid võib nimetada ka ookeaniliste anoksiliste sündmuste või ookeani süvamere anoksiliste sündmuste nimeks.

Suuremad anoksilised sündmused on toimunud ka geoloogilises minevikus — seda näitavad orgaaniliselt rikkalikud setted ja mustad kolded. Need sündmused ei olnud alati pidevad miljonite aastate jooksul, vaid ilmusid episoodiliselt. Mõnel juhul viisid eriti ulatuslikud anoksilised tingimused euxinia (st hapniku puudumine koos väävliühendite, nt H2S, kohaloluga) ja sellest tulenevad biootilised kriisid massilise väljasuremiseni; seda on eriti arutatud lõpupermiidi massilise väljasuremise kontekstis.

Anoksilised sündmused võivad põhjustada massilist väljasuremist; need sündmused on nii selgelt mõjutanud elu ja setete koostist, et geoloogid kasutavad mõnikord anoksilisi faase biostratigraafiliste markeritena. Tavaliselt kestavad ookeanilised anoksilised sündmused alla poole miljoni aasta, enne täielikku taastumist, kuid kestus võib varieeruda sõltuvalt juhtunust ja tagasisideprotsessidest.

Maal on tänapäeval mitmeid kohti, kus on näha anoksiliste sündmuste tunnuseid kohalikul tasandil. "Surnud tsoonid" eksisteerivad Ameerika Ühendriikide idarannikul Chesapeake'i lahes, Skandinaavia väinas Kattegatis, Mustas meres, Aadria mere põhjaosas ja Louisiana rannikul.

Põhjused

  • Vee kihistumine ja vähene ventileeritus: tugeva stratifikatsiooni korral (soe/magus pinnakiht üle külma ja soolasema süvavee) piiratakse pinnalt süvaookeanile hapniku sisseviimist.
  • Toitainete suurenemine ja eutrofeerumine: suured toitainete (nt lämmastik, fosfor) lisandid soodustavad planktoni vohamist. Kui see plankton surmajah unes ära vajub, lagundavad mikroobid orgaanilist ainet ja tarbivad hapnikku, tekitades anoksia.
  • Kliimasoojenemine: soojem vesi hoiab hapnikku vähem ja võib muuta ookeani tsirkulatsiooni, vähendades sügavvee uuenemist ja ventilatsiooni.
  • Upwelling'i ja regionaalsed protsessid: upwelling võib tuua pinnalt sügavamat, juba hapnikuvaest vett rannikualadele, halvendades tingimusi vetesüsteemides.
  • Võimsad vulkaanilised või antropogeensed süsinikuheited: suured CO2 paisumised võivad käivitada kaskaadi: soojenemine → stratifikatsioon → produktiivsuse muutused → anoksia.

Mõjud ja tagajärjed

  • Elustiku kadumine ja väljasuremised: hapnikupuudus tapab või sunnib liikide rände kaudu elupaiku muutma; laialdane anoksia võib viia massilise väljasuremiseni või kohanemismeetmete (nt epifauna vähesus) tekkeni.
  • Keemilised muutused setetes: anoksilised tingimused soodustavad orgaanilise aine säilimist ja moodustavad musti lubjakivisarnaseid või muda setted ehk black shales, mis sisaldavad sageli palju orgaanilist süsinikku ja metallide kontsentratsioone (nt Mo, U).
  • Euxinia ja väävliga seotud mõjud: kui süvavesi muutub euxiiniliseks, võib tekkida H2S, mis on toksiline ja võib põhjustada hapnikul põhinevate ökosüsteemide täiendava kahanemise ning mõju õhule ja merelähedastele ökosüsteemidele.
  • Biogeokeemilised tagasisideid: anoksilised tingimused mõjutavad süsiniku, lämmastiku ja väävli ringet; need muutused võivad soodustada kasvuhoonegaaside (nt metaani) eritumist ja mõjutada globaalkliimat.

Ajaloolised näited

Geoloogilises kirjanduses kirjeldatakse mitmeid tuntud anoksilisi sündmusi: Mesozoikumis leidunud ookeanilised anoksilised sündmused (OAE — Oceanic Anoxic Events) nagu varajane Toarcian (varane Juura) ja keskmine-kreeka ajastulised OAE-d, samuti arutelu selle üle, kuidas need seotud massiliste väljasuremiste ja suurtähtsate kliimasündmustega. Eriti laialdaselt uuritud on lõpupermiidi sündmused, kus anoksial ja euxinial on tõenäoliselt olnud oluline roll maailma elustiku rahvusvahelises languses.

Kaasaegsed "surnud tsoonid" ja inimtekkeline mõju

Tänapäevased rannikualade "surnud tsoonid" on sageli seotud inimtegevusest tuleneva toitainete vooluga (põllumajandus, reoveepuhastuse juhised), muutunud meretranspordiga ja kliimamuutustega. Sellised alad — nagu eelpool nimetatud Chesapeake'i laht, Louisiana rannik või Musta mere osad — on heaks meeldetuletuseks, et anoksia ei ole alati ainult sügavajalooline nähtus, vaid võib toimuda ka kiiresti ja paikaliselt inimese tegevuse mõjul.

Uuringumeetodid ja tõendid

  • Mustad kolded ja orgaaniline süsinik: setete suur orgaanilise aine sisaldus näitab madalat oksüdeerumist settekeskkonnas.
  • Keemilised indikaatorid: metallide (nt molübdeen, uraan) ja väävli isotoopide anomaaliad kinnitavad vähese hapnikuga tingimusi.
  • Biomarkerid: teatud molekulid (nt isorenieratane) viitavad photic-zone euxiniale (väävel sisaldav suletud ookeani ülaosa).
  • Paleontoloogilised muutused: liikide koosluste ja fossiilkülluse järsud muutused settes näitavad elustiku vastust anoksiale.

Mida sellest õppida?

Anoksilised sündmused näitavad, kuidas kliima, ookeanide tsirkulatsioon ja toitumisainete tsüklid on omavahel seotud ning kuidas nende häired võivad põhjustada ulatuslikke muutusi ökosüsteemides. Tänapäeva kiire kliima- ja maakasutuse muutus suurendab riske sarnasteks piirkondlikeks anoksiateks, mistõttu on oluline jälgida, vähendada toitainete voogu rannikualadele ning mõista ookeanide ventilatsiooni ja globaalse tsirkulatsiooni käitumist.