thumb|400px|right|Les cercles rouges indiquent l'emplacement et la taille de nombreuses zones mortes (en 2008). Les points noirs représentent des zones mortes de taille inconnue. La taille et le nombre de zones marines mortes – des zones où les eaux profondes sont si pauvres en oxygène dissous que les créatures marines ne peuvent pas survivre (à l’exception de certaines bactéries spécialisées) – ont augmenté au cours du dernier demi-siècle. thumb|250px|right|Privés d'oxygène, des organismes meurent, et leur décomposition amplifie le déficit en O2. Ici un fond marin en mer Baltique occidentale.
Une zone morte est une zone hypoxique (déficitaire en oxygène dissous) située dans un environnement aquatique (mers, océans, estuaires, grands lacs, mares, etc.).
Les études conduites en mer Baltique et aux États-Unis depuis la fin des années 1990 montrent que nombre de poissons, dont on pourrait penser qu'ils puissent facilement les fuir, y perdent rapidement connaissance et meurent asphyxiés. Comme on l'a observé au moyen de films pris par des robotsObservations faites dans les zones mortes de l'Oregon Informations sur le monitoring d'une dead zone en Oregon consulté 2010 04 02, si dans certains cas, certains poissons semblent pouvoir échapper à la mort, les crustacés tels que homards, langoustes ou crevettes se déplacent trop lentement pour échapper à l’asphyxie. Quant aux moules, huîtres et autres organismes fixés, ils sont condamnés. Les coraux et de très nombreux animaux coloniaux meurent, et leur putréfaction contribue à accentuer le phénomène. Des espèces liées aux détritus et aux zones sans oxygène s'y développent, comme les gobies et les méduses dont certaines pullulent..
En , le groupe de travail international « Global ocean oxygen network » indique dans la revue Science que la proportion de zones de haute mer dépourvues de tout oxygène a plus que quadruplé en . Les sites faiblement oxygénés situés près des côtes (incluant les estuaires) ont été décuplés depuis 1950.. Breitburg, D., Levin, L., Oschlies, A., Grégoire, M., Francisco P. Chavez, F., Conley, D., Garçon, V., Gilbert, D., Gutiérrez, D., Isensee, K., Jacinto, G., Limburg,K., Montes, I., Naqvi, S.W.A., Pitcher, G., Rabalais, N., Roman, M., Rose, K., Seibel, B., Telszewski, M., Yasuhara, M., Zhang,J., 2018, Declining oxygen in the global ocean and coastal waters, Science, 4 janvier 2018.. Ces zones ont des impacts de plus en plus importants sur la pêche et les écosystèmes.
Selon l'IPBES (2019), de tonnes de déchets industriels finissent chaque année en mer, qui avec les apports de fertilisants ont augmenté le nombre de zones mortes (passé à 400 en 2016, avec une surface cumulée dépassant , soit plus que la surface du Royaume-Uni)Communiqué IPBES ; voir documents pédagogiques annexes préparés : dont cette animation..
Définitions 400px|right|thumb|Dans un fjord allemand (Kiel), exemple de phénomène d'hypoxie, puis d'anoxie, la nuit 400px|right|thumb|Dans un fjord allemand, influence de la salinité sur certains phénomènes d'hypoxie, puis d'anoxie thumb|350px|right|Ce type d'estuaire, presque fermé et abrité du vent et des vagues, est naturellement propice aux phénomènes d'hypoxie et de zone morte (Baie de San Antonio), Texas, États-Unis. (Noter la turbidité de l'eau) Il existe des zones naturellement anoxiques dans les grands fonds marins, ou au fond de grands lacs là où l'eau est stratifiée et immobile. En mer Noire profonde, une zone morte existe et persiste ainsi sans doute depuis des millénaires.
Dans le passé lointain de la planète, lors des grandes catastrophes bio-géologiques marquées par des extinctions majeures, des zones anoxiques semblent avoir été en jeu, mais à des échelles bien plus vastes et durables (durant plusieurs millions d'années parfois), occasionnant des pertes très importantes (jusqu'à plus de 80 % des espèces vivantes de la planète).
La notion de « zone morte » désigne au des zones anormalement anoxiques, suffisamment appauvries en oxygène pour tuer par asphyxie tout ou partie de la faune marine (en particulier les animaux fixés et les crustacés et animaux peu mobiles). Dans tous les cas identifiés à ce jour, le phénomène a ou semble avoir pour origine directe ou indirecte des activités humaines.
Ces phénomènes peuvent durer toute l'année, quelques heures ou quelques jours. Le plus souvent, ils durent quelques mois dans l'année, avec un pic au milieu de l'été (juillet dans l'hémisphère nord).
Le dioxygène dissous est exprimé en pourcentage du seuil de saturation, lequel varie selon la température, la pression et la salinité de l’eau, et indirectement selon l'agitation et la stratification des couches d'eau. La plupart des espèces dites « supérieures » ont besoin d’une eau riche en dioxygène, à au moins 80 % du seuil de saturation. On dit qu'il y a hypoxie lorsque le dioxygène dissous n’est présent que pour 1 % à 30 % de son seuil de saturation dans l’eau ; les formes de vie naturellement présentes dans un milieu oxygéné sont alors perturbées ou tuées. Sous la barre des 30 % du seuil de saturation, la plupart des poissons fuient la zone quand ils le peuvent ou meurent, la décomposition de leur cadavre contribuant à encore consommer l'oxygène dissous restant. Le stade d’anoxie est atteint quand le dioxygène dissous est totalement absent. La plupart des formes de vie consommant de l'oxygène disparaissent alors au profit de bactéries et d’organismes fongiques. Certains organismes munis de poumons ou pouvant respirer en surface par la peau ou en « pipant » l'air (comme certains poissons) survivent à une brève période d’anoxie (quelques minutes à quelques heures), mais ils peuvent néanmoins mourir des suites du manque de nourriture ou des toxines produites par la décomposition des organismes dans les zones devenues anoxiques ou très appauvries en dioxygène. En effet, la décomposition de la nécromasse en l'absence d'oxygène est une source de toxines pour le milieu comme la toxine botulique, mortelle pour l’Homme au millionième de gramme.
Ampleur du phénomène Un rapport de 2004, repris dans le rapport GEO 2003, présenté aux ministres à l'ONU en 2004, identifie près de 150 zones mortes dans le monde. Un autre rapport, de 2008, dénombrait quant à lui 450 zones mortes..
Klaus Toepfer, directeur exécutif du Programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE), à cette occasion que si certaines de ces zones sont de superficie réduite (moins d’un kilomètre carré), d’autres sont devenues très vastes, la plus grande se situant dans les eaux de la mer d'Arabie et atteignant .
Le nombre et la taille de ces zones augmentent chaque décennie au moins depuis les années 1970 et plus particulièrement depuis la fin des années 1990.. Les scientifiques en comptaient en 2003 près de 150 majeures sur la planète, chacune traduisant très probablement des phénomènes graves de dystrophisation marine. Dans certains cas, comme en mer Baltique, en quelques dizaines d'années, toutes les formes de vie supérieure ont disparu, au profit de bactéries très primitives proches de celles qui vivaient il y a plusieurs milliards d'années, avant l'apparition de la vie sur les terres émergées. Une interdiction de la pêche dans tout ou partie de la mer Baltique a été évoquée, mais ne semble pas actuellement politiquement envisageable. La Commission HELCOM tente avec d'autres institutions de limiter ce phénomène à la source en limitant les apports d'engrais et de nutriments sur terre et en étudiant le problème des munitions immergées.
L'observation satellitaire du plancton (par exemple par SeaWiFS ; Sea-viewing Wide Field-ofview Sensor actif depuis 1997) montre une forte progression depuis 1998 de 6,6 millions de kilomètres carrés (15 %) (12 fois la taille de la France) ; l’Atlantique Nord étant la zone où les déserts océaniques ont progressé le plus vite (+ 8,3 % par an). Le phénomène semble s'accompagner d'une descente vers le sud des populations de marsouins et dauphins.
Causes du phénomène Dans un premier rapportDocument (publié avec deux ans de retard) intégré dans le rapport GEO 3 sur l'état de la planète en 2004 pour l'ONU, les experts ont identifié comme première cause les apports de fertilisants agricoles, les apports de nutriments et de matière organique induits par la dégradation et l'érosion croissante des sols agricoles ou déboisés, dans un contexte d'agriculture de plus en plus intensive. Le rapport OSPAR 2002 sur l'état de santé des écosystèmes pointe plus particulièrement l'azote comme responsable.
Ces apports contribuent à augmenter la DCO (demande chimique en oxygène) et la DBO (demande biologique en oxygène) bien au-delà de ce que le milieu peut fournir la nuit à partir des réserves d'oxygène dissous dans l'eau, et parfois de jour tant l'eau est chargée de matières consommant de l'oxygène.
Mais tout apport important de matières organiques (inondation/crues, boue de curage, mobilisation de sédiments par exemple par la construction d'un port, par une carrière sous-marine, ou plus simplement par le chalutage) dans un milieu aquatique est susceptible d'entraîner une raréfaction de l'oxygène dans le milieu, d’autant plus que la mobilité horizontale et surtout verticale (thermocline) de l’eau est basse, c’est-à-dire là où les masses d'eau sont stratifiées (dans les fjords par exemple) et lorsqu’elles le sont.
En mer, des phénomènes locaux et saisonniers d’appauvrissement en oxygène existent naturellement localement à des périodes de l’année ou l’eau se stratifie (été, automne, lors de la formation d’une thermocline), mais les apports anthropiques les aggravent considérablement. Des données danoises citées par OSPAR montrent que dans les eaux stratifiées du Kattegat, où un déficit grave en oxygène est fréquemment mesuré, c'est la charge en azote qui a le plus d’impact sur ce phénomène. L'agence danoise de protection de l'environnement a calculé qu’une diminution de 50 % de la charge réelle d'azote aboutirait à une diminution de près de 50 % de la durée des phénomènes d'anoxie dans ces zones.
Pour la zone OSPAR, des anoxies graves sont constatées dans de nombreux estuaires, baies et fjords, dans la mer des Wadden, le Kattegat et l'est du Skagerrak.
L’export en mer de sédiments de curage portuaire, fluvial ou d'estuaire a également un impact : on a ainsi constaté, aux époques de stratification, dans l'estuaire extérieur de la Clydeet dans la baie de Liverpool des anoxies temporaires, toutes deux imputables à l'immersion de boues issues de curageBilan de santé 2000 (QSR, Quality Status Report, Commission OSPAR, Londres. 108 + vii p. Document portant sur cinq régions de l’Atlantique du Nord-Est : Région I, eaux arctiques ; Région II, mer du Nord au sens large ; Région III, mers celtiques ; Région IV, golfe de Gascogne et côtes ibériques ; Région V, Atlantique au large.Rapport OSPAR, p 63.
Divers facteurs aggravent ces effets pollutions diverses, principalement industrielles, urbaines et automobiles. Le manque de réseaux de collecte et d'épuration des eaux usées dans les régions densément peuplées participe sans doute aussi au phénomène, mais ne peut expliquer à lui seul la répartition de ces zones. Dans certaines régions du monde, les taux d’azote dissous dans les pluies augmentent également fortement (notamment depuis l’usage de l’épandage d’engrais azotés liquides sur les champs). De même, les pluies acides solubilisent plus de nutriments, qui sont emportés à la mer ou dans les lacs. Les grandes inondations sont également plus fréquentes, souvent pour des causes humaines (pratiques agricoles, remembrements, perte de matière organique des sols et imperméabilisation croissante des surfaces habitées). La combinaison de ces trois phénomènes accélèrent les apports de matières eutrophisantes en mer.