Ölü bölge (ekoloji)

Ölü bölgeler dünya okyanuslarında ve geniş göllerdeki hipoksik (düşük oksijenli) alanlardır. " dip ve dibe yakın su altı deniz yaşamının desteklemek için gerekli oksijeni tüketen diğer faktörlerle birleştiğinde insan faaliyetlerinden kaynaklanan aşırı besin kirliliği neden olduğu alanlardır.(NOAA)." 1970'lerde okyanusbilimciler ölü bölgelerini artan miktarda fark etmeye başladı. Bu bölgeler sudaki yaşamın en konsantre olarak bulunduğu insanların yaşadığı kıyıların yakınında meydana gelir. (Doğal olarak çok az yaşamın olduğu okyanusların, derin orta kısımları, "ölü bölgeler" olarak kabul edilmez.)
Mart 2004'te, yeni kurulan BM Çevre Programı, ilk Küresel Çevre Görünüm Yıllığını (GEO Yıl Kitabı 2003) yayınladı, bu yıllıkta tükenmiş oksijen seviyesinden dolayı deniz yaşamını destekleyemeyen dünya okyanuslarındaki 146 ölü bölge belirlendi. Bunlardan bazıları bir kilometrekare (0.4 mi²) gibi (küçük) bazıları ise 70.000 kilometre kare (27,000 mi²) alanı kaplayan büyüklüklerdeydi. 2008 yılında yapılan bir çalışma, dünya çapında 405 ölü bölgeyi gösterdi.

Nedenleri

Suda ve denizdeki ölü bölgeler, ötrofikasyon olarak bilinen, su içinde bir kimyasal besin artışı (özellikle azot ve fosfor) nedeniyle olabilir. Bu kimyasal maddeler su kolonu boyunca yaşayan bitki benzeri tek hücreli organizmaların temel yapını oluşturup mevcudiyetleri ile büyümelerini de kısmen sınırlar. Ötrofikasyon bu fitoplanktonların belirli bir kısmının yoğunluğunu hızla arttırarak yosun patlaması denen fenomene yol açabilir.

Deneysel Göller Bölgesinde yaptığı araştırmalarla deterjanlardaki zararlı fosfatların yasaklanmasına sağlayan limnologist Dr. David Schindler yosun çoğalması ve ölü bölgeleri hakkında uyardı,
"1960'lar ve 1970'lerde balık öldürmenin hızlı artışıyla büyük göllerin yok olmaları uzağa gitmiş değildir; batı'ya insanların, sanayi ve tarımın burada var olan küçük tatlı suyun kalitesinden edildiği bir kurak dünyaya hareket etti.... Bu sadece kırsal bir sorun değildir. Yosun patlamaları nedeniyle ölü bölgelerin küresel genişlemesi hızla artıyor...(Schindler and Vallentyne 2008) "
Büyük yosun grupları Siyanobakteri, Yeşil Algler, dinoflagelatlar, Coccolithophores ve Diyatome Algae'dır. Azot ve fosfor miktarında artış genellikle Siyanobakteri'de patlamaya neden olur ve bu Ölü Bölgeleri sebep olur. Siyanobakteri, zooplankton ve balık için iyi yemek değildir ve dolayısıyla suda birikir, ölür ve sonra ayrışır. Diğer yosunlar tüketildiğinden ve Siyanobakteri ile aynı ölçüde birikmez. Ölü bölgeler doğal ve antropojenik faktörler nedeniyle de olabilir. Kimyasal gübrelerin kullanımı, ölü bölgelerin oluşmasında en önemli insan kaynaklı sebep olarak kabul edilir. Doğal nedenler ise kıyıların yükselmesi ve rüzgar, su dolaşımı şekillerindeki değişiklikler olarak sıralanır. Kanalizasyon kaçağı, kentsel arazi kullanımı ve gübrelerden de ötrofikasyona katkıda bulunabilir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde dikkat çeken ölü bölgeler kuzey Meksika Körfez bölgesi dahil Mississippi Nehri'nin döküldüğü alanı çevreleyen ve Pasifik Kuzeybatı kıyı bölgeleriyle Virginia Sahili Elizabeth Nehrinde de içine alan çevredeki son birkaç yıl içinde yinelenen bölgeler olarak gösterilmektedir.
Buna ek olarak doğal oşinografik fenomen su sütunu parçalarında deoksijenasyona neden olabilir. Örneğin, fiyortlarda ve Karadeniz gibi kapalı su birikintileri, kendi girişlerinde sığ eşikleri sebebi uzun bir süre orada durgun kalan suya neden olurlar. Tropikal doğu Pasifik Okyanusu ve kuzey Hint Okyanusu (örn Pickard & Emery 1982, s 47) tüketilen oksijeni yenileyen asgari sirkülasyon olduğu düşünülen bölgelerinde düşük oksijen konsantrasyonlarını görülür. Bu alanlar aynı zamanda oksijen asgari bölgeleri (OAB) olarak bilinir. Birçok durumda, OAB'ler kalıcı ya da yarı kalıcı bir bölgelerdir.
Mississippi Nehri'ninağzına yakın çökeltikatmanları içinde organizmaların kalıntıları bulunması dört hipoksik olayın yapay gübre gelişi öncesinde gerçekleştiğini kanıtlar. Bu tortu tabakalarda, anoksi dayanıklı türler bulunan en yaygın kalıntılardır. Tortu kayıt ile gösterilen süreler Vicksburg, Mississippi de kaydedilen yüksek nehir akışının tarihlerine karşılık gelmektedir.
Devam eden iklim değişikliğinin tetiklediği okyanus dolaşımdaki değişiklikler de okyanusta oksijen azalmasının diğer nedenlerini ek sebepler veya diğer sebeplerin büyümesine sebep olur.

Etkileri

Kuzey Amerika'nın Körfez Sahil boyunca kaydedilen düşük oksijen seviyeleri balıklarda üreme organlarının küçülen boyutu, düşük yumurta sayıları ve yumurtlama olmaması içeren balık üreme problemlerine yol açmıştır.
Körfez Sahil boyunca üç koyda Güneydoğu Louisiana Üniversitesitarafından yapılan araştırma göstermiştir ki suda oksijen seviyesi günde üç veya daha fazla saat milyonda (ppm) 2 veya 1 düşüm olduğunda Killifish cinsi balıklarda daha küçüküreme organlarıoluşmaktadır. Erkek gonadlar oksijen düzeyleri normal koylarda (6 ppm 8) oksijen seviyesi düşük olan koylardaki benzer büyüklükteki erkeklere nazaran % 50 ile % 34 arası daha büyüktü. Dişiler normal oksijen seviyelerinde benzer büyüklükteki balıklara göre yarısı kadar boyutta yumurtalıklara sahip oldukları bulunmuştur. Hipoksik sularda yaşayan dişilerde yumurta sayısı, normal oksijen seviyelerinde yaşayan dişilerin yumurta sayısının sadece yedide biri kadardı. (Landry ve diğ., 2004)
Laboratuvar oluşturulan hipoksik koşullarda yetiştirilen balıklar son derece düşük cinsiyet hormonukonsantrasyonlarını ve hipoksi-inductile faktör (HIF) proteini ile tetiklenen iki genin faaliyetinde artış gösterdi. Hipoksik koşullar altında, HIF başka bir protein ile ARNT ile eşleşir. Daha sonra bu ikili hücrelerde DNA'ya bağlanır, kök hücrelerinde genleri aktif hale getirir.
Normal oksijen koşulları altında, ARNT genlerini aktive etmek için östrojen ile birleştirir. Hipoksik hücreler tüp içine yerleştirildi ve östrojen ile etkileşime tepki vermedi. HIF, hipoksik koşullarda balıklarda üremeyi değiştiren bir mekanizma yol açan, östrojen ile etkileşime geçirmeyerek ARNT'yi kullanılamaz hale getirior. (Johanning, et al., 2004)
Balıkların bu potansiyel boğulmadan kaçması beklenebilir, ancak genellikle çabukça bilinçsiz hale geçip orada bulunmaya mahkumdur. Istiridye, ıstakoz ve istiridye gibi yavaş hareket eden dip yaratıklar içinse kaçmak mümkün değildir. Tüm koloniyal/sömürge hayvanlar ölür. Bentikyaşam formları arasında meydana normal bir yeniden mineralizasyon ve geri dönüşüm kurulamamaktadır.
Mora ve diğ. 2013 oksijende gelecekteki değişiklikler çoğu deniz ekosistemlerini etkileyecek ve deniz mal ve hizmetler üzerindeki insan bağımlılığına sosyo-ekonomik etkileri olabileceğini göstermiştir.

Geri dönüşümü

Ölü bölgeler, oluşmasından dolayı yokolan birçok soyu tükenmekte olan organizma için umut olmasa da geri döndürülebilir. Karadeniz ölü bölgesi, daha önce dünyanın en genişi iken, Sovyetler Birliği'nin çöküşü ardından gübre kullanımının çok pahalı olmasıyla ve Doğu ve orta Avrupa merkezi planlı ekonomilerinin sona ermesiyle 1991 ile 2001 yılları arasında geniş oranda yok olmuştur. Bölgede balıkçılık yeniden ana ekonomik faaliyet olmuştur.
Karadeniz temizliği büyük oranda bilinçsizse de ve kullanımının kontrolü zor olan gübre kullanımdaki düşüş dolayı ile de olsaWhile the Black Sea "cleanup" was largely unintentional and involved a drop in hard-to-control fertilizer usage, the BM büyük endüstriyel emisyonlarını azaltarak diğer temizlikleri savundu. 1985'ten 2000'e dek, Ren nehri'ne kıyısı olan ülkelerdeki politika pis su ve endüstriyel nitrojen emisyonunu azaltma yönünde olunca Kuzey denizi'ndeki nitrojen seviyesi %37 oranında azalmıştır. Ayrıca Hudson Nehri'nde ve San Francisco Körfezi'nde başka temizlikler de gerçekleştirilmiştir.
Kimyasal alüminyum sülfat su içinde fosfatlar azaltmak için kullanılabilir.