乾旱反而縮減死區？

Myvatn是一個優氧化湖泊，優養化的成因為氮、磷營養鹽過度排放。(圖片來源：Flickr用戶Dingilingi)

雖然乾旱造成了自然生態浩劫及農業損失，它的影響也有相反的一面：使今年墨西哥海灣的「死區」(dead zones)，縮減為1985年以來缺氧面積倒數第四名。

什麼是「死區」？當沿海地區因為河流帶來過多營養鹽而產生缺氧現象，這個地方的生物量隨之大減，海洋不再生氣蓬勃，就稱為「死區」。

死區的成因其實就是我們所熟悉的「優氧化」(eutrophication)，只是一般人比較容易注意到湖泊、靜水域的優氧化，而死區一詞是專指海洋的優氧化區域。

死區的缺氧現象可以說是導因於營養鹽，尤其是含氮、磷的營養鹽。自然界有氮元素的循環，因此經固氮作用後，氮營養鹽在土壤中的存在屬自然現象；但是隨著農業需要及其他人類活動，人工固氮使得大量營養鹽沉積在土壤中，再經密西西比河的沖刷流入墨西哥灣。

這些營養鹽是海藻的養分來源，因此近海區域營養鹽的增加導致藻類大量增生。雖然藻類行光合作用能夠產生氧分子，但是藻類的生命週期短暫，很快地，大量藻類殘骸需要經由微生物分解，而分解藻類殘骸的過程反而消耗更多溶氧量，導致周遭水域的溶氧量大減。

2008年8月發表在《科學》期刊的研究指出，1910年期間科學家開始注意到低氧海洋地區，當時在全球只發現四個區域；但是到了2008年，全球各大洲沿岸已經遍布了405個區域，其中面積最大的就是墨西哥灣的死區。

科學家估計2012年的墨西哥海灣死水區，佔有7,482平方公里，這樣的數據比起去年的狀況有天壤之別，幾次洪水攜帶大量土壤中的營養鹽到大海，導致2011年死區的面積廣達17,534平方公里。

「今年死區會縮小是因為乾旱的緣故，今年春天排入墨西哥海灣的含氮營養鹽創下80年來最低紀錄。」美國路易斯安那大學的海洋研究團隊領導者萳西說，她也是死區調查航行的領隊。

由於帶動陸域營養鹽流向大海的主要推手是河水，沖刷力弱、較低的水位所能攜帶的營養鹽較少，因此今年春季的乾旱現象很可能是死區面積縮減的原因。

每年夏天科學家會開始在美國路易斯安那州及德州沿岸進行調查，死區的面積變動是一個相當重要的指標，因為缺氧面積的調查結果能夠反映今年墨西哥灣沿岸有多少生物適合生存。

自科學家開始調查以來，墨西哥海灣的死區在1988年最小，只有39平方公里；在2002年面積最大，於墨西哥灣沿岸擴展成長條狀，佔21,756平方公里。

死區不單純是自然界其他物種的麻煩，也同時威脅人類的漁業、觀光業的成果。更了解死區的的系統性成因，也更有機會提出改善之道。

（本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！）

資料來源：

• Drought’s Positive Effect: Smaller Gulf Dead Zone
• Robert J. Diaz and Rutger Rosenberg(2008) Supporting Online Material for Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. Science, 321, 926-929.