Globally, the open ocean has lost more than 2% of its oxygen, oxygen minimum zones are expanding, the volume of anoxic waters is increasing, and an increasing number of coastal sites are being classified as hypoxic. This is fundamentally caused by continuous greenhouse gas-driven global warming. Because oxygen plays a crucial role in the biological and biogeochemical processes within the ocean, it is fundamental for us to try to better constrain the mechanisms behind ocean deoxygenation on different time and spatial scales, especially if we aim to predict future scenarios. Interestingly, the Mediterranean Sea, a semi-enclosed marginal sea, has experienced past events of extreme, long-lasting, basin-wide bottom water anoxia punctuated throughout its geologic archive as dark, organic-rich sediment layers, known as sapropels. Although these events were caused by natural climate changes, the oceanographic mechanisms behind them are similar to those behind the current deoxygenation problem: increased precipitation, increased river runoff, increased thermal/density stratification, a decrease in deep water circulation, and increased productivity. Using multiproxy paleoecology (foraminfera, calcareous nannofossils, pollen, dinocysts) and geochemistry (foraminifera stable isotopes and Element/Calcium), this thesis presents four studies pertaining to sapropels deposited during different time periods (Pleistocene, Miocene), different climates (glacial, interglacial), and in different paleoenvironments (shallow, deep) with the goal of better understanding past deoxygenation events. The paleoecological results of this work reveal that each studied sapropel was deposited by different combinations of mechanisms depending on location and climate. We also find that diagenetic alteration plays an important role in foraminiferal geochemistry of the Mediterranean Sea. Lastly, we successfully applied a fairly new deoxygenation proxy to foraminifera collected within a sapropel, which is something that has never been tested before.

Mediterranean deoxygenation events: Clues from the deep past to understand contemporary and future environmental conditions / Myers, Savannah. - (2025).

Mediterranean deoxygenation events: Clues from the deep past to understand contemporary and future environmental conditions

MYERS, SAVANNAH
2025-01-01

Abstract

Globally, the open ocean has lost more than 2% of its oxygen, oxygen minimum zones are expanding, the volume of anoxic waters is increasing, and an increasing number of coastal sites are being classified as hypoxic. This is fundamentally caused by continuous greenhouse gas-driven global warming. Because oxygen plays a crucial role in the biological and biogeochemical processes within the ocean, it is fundamental for us to try to better constrain the mechanisms behind ocean deoxygenation on different time and spatial scales, especially if we aim to predict future scenarios. Interestingly, the Mediterranean Sea, a semi-enclosed marginal sea, has experienced past events of extreme, long-lasting, basin-wide bottom water anoxia punctuated throughout its geologic archive as dark, organic-rich sediment layers, known as sapropels. Although these events were caused by natural climate changes, the oceanographic mechanisms behind them are similar to those behind the current deoxygenation problem: increased precipitation, increased river runoff, increased thermal/density stratification, a decrease in deep water circulation, and increased productivity. Using multiproxy paleoecology (foraminfera, calcareous nannofossils, pollen, dinocysts) and geochemistry (foraminifera stable isotopes and Element/Calcium), this thesis presents four studies pertaining to sapropels deposited during different time periods (Pleistocene, Miocene), different climates (glacial, interglacial), and in different paleoenvironments (shallow, deep) with the goal of better understanding past deoxygenation events. The paleoecological results of this work reveal that each studied sapropel was deposited by different combinations of mechanisms depending on location and climate. We also find that diagenetic alteration plays an important role in foraminiferal geochemistry of the Mediterranean Sea. Lastly, we successfully applied a fairly new deoxygenation proxy to foraminifera collected within a sapropel, which is something that has never been tested before.
2025
A livello globale, l'oceano aperto ha perso più del 2% del suo ossigeno, le zone di minimo ossigeno si stanno espandendo, il volume delle acque anossiche sta aumentando e un numero crescente di siti costieri viene classificato come ipossico. Tutto ciò è fondamentalmente causato dal continuo riscaldamento globale provocato dai gas serra. Poiché l'ossigeno svolge un ruolo cruciale nei processi biologici e biogeochimici all'interno dell'oceano, è fondamentale per noi cercare di vincolare meglio i meccanismi alla base della deossigenazione oceanica su diverse scale temporali e spaziali, soprattutto se vogliamo prevedere gli scenari futuri. È interessante notare che il Mar Mediterraneo, un mare marginale semi-chiuso, ha sperimentato in passato eventi estremi e di lunga durata di anossia delle acque di fondo del bacino, punteggiati nel suo archivio geologico da strati di sedimenti scuri e ricchi di sostanze organiche, noti come sapropel. Sebbene questi eventi siano stati causati da cambiamenti climatici naturali, i meccanismi oceanografici alla loro base sono simili a quelli dell'attuale problema della deossigenazione: aumento delle precipitazioni, aumento del deflusso fluviale, aumento della stratificazione termica/densità, diminuzione della circolazione delle acque profonde e aumento della produttività. Utilizzando la paleoecologia multiproxy (foraminiferi, nannofossili calcarei, pollini, dinocisti) e la geochimica (isotopi stabili dei foraminiferi ed elementi/calcio), questa tesi presenta quattro studi relativi a sapropel depositati durante diversi periodi di tempo (Pleistocene, Miocene), diversi climi (glaciale, interglaciale) e in diversi paleoambienti (poco profondo, profondo) con l'obiettivo di comprendere meglio gli eventi di deossigenazione del passato. I risultati paleoecologici di questo lavoro rivelano che ogni sapropel studiato è stato depositato da diverse combinazioni di meccanismi a seconda della posizione e del clima. Abbiamo anche scoperto che l'alterazione diagenetica gioca un ruolo importante nella geochimica dei foraminiferi del Mar Mediterraneo. Infine, abbiamo applicato con successo un proxy di deossigenazione piuttosto nuovo ai foraminiferi raccolti all'interno di un sapropel, cosa che non era mai stata testata prima.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11566/341092
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