vulkansk aktivitet, faldende havilt udløste masseudryddelse af gamle organismer

Globale klimaændringer, drevet af skyhøje niveauer af atmosfærisk kuldioxid, suger ilt fra nutidens oceaner i et alarmerende tempo - så hurtigt, at forskerne ikke er helt sikre på, hvordan planeten vil reagere.

Deres eneste hint? Se til fortiden.

I en undersøgelse, der offentliggøres i denne uge i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , forskere fra Florida State University gjorde netop det - og det, de fandt, bringer den katastrofale virkning, som et iltfattigt hav kan have på livet i havet, til stor lettelse.

For millioner af år siden, videnskabsmænd opdagede, kraftfulde vulkaner pumpede Jordens atmosfære fuld af kuldioxid, at dræne oceanerne for ilt og drive en masseudryddelse af marine organismer.

"Vi ønsker at forstå, hvordan vulkanisme, som kan relateres til moderne menneskeskabt kuldioxidfrigivelse, manifesterer sig i havets kemi og udryddelsesbegivenheder, " sagde undersøgelsens medforfatter Jeremy Owens, en adjunkt i FSU's Department of Earth, Ocean og atmosfærisk videnskab. "Kunne dette være en forløber for det, vi ser i dag med ilttab i vores oceaner? Vil vi opleve noget så katastrofalt som denne masseudryddelsesbegivenhed?"

Til denne undersøgelse, et internationalt hold af forskere satte sig for bedre at forstå nutidens iltfattige oceaner ved at undersøge Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE), et interval af global oceanisk deoxygenering karakteriseret ved en masseudryddelse af marine organismer, der fandt sted i den tidlige juraperiode.

"Vi ønskede at rekonstruere iltniveauet i det tidlige jura for bedre at forstå masseudryddelsen og T-OAE, " sagde Theodore Them, en postdoktor ved FSU, der ledede undersøgelsen. "Vi plejede at tænke på havtemperatur og forsuring som et en-to-slag, men for nylig har vi lært denne tredje variabel, iltændring, er lige så vigtigt."

Ved at analysere thallium isotopsammensætningen af ​​gamle klipper fra Nordamerika og Europa, holdet fandt ud af, at havets ilt begyndte at tømmes længe før det definerede tidsinterval, der traditionelt tilskrives T-OAE.

Den første deoxygenering, forskere siger, blev udfældet af massive episoder af vulkansk aktivitet - en proces, der ikke er helt ulig den industrielle udledning af kuldioxid, vi er bekendt med i dag.

"I løbet af de sidste 50 år, vi har set, at en betydelig mængde ilt er gået tabt fra vores moderne oceaner, " sagde de. "Selvom tidsskalaerne er forskellige, tidligere vulkanisme og kuldioxidstigninger kunne meget vel være en analog til nuværende begivenheder."

Når atmosfæren er fyldt med kuldioxid, globale temperaturer stiger, udløser en kaskade af hydrologiske, biologiske og kemiske begivenheder, der konspirerer for at sive oceanerne af ilt.

Forskere har fundet beviser for, at flere hundrede tusinde år før T-OAE, vulkaner oversvømmede jordens atmosfære med kuldioxid, med til at sætte gang i den række af begivenheder, der i sidste ende ville resultere i oceanisk deoxygenering og udbredt udryddelse af marine liv.

Mens forskere længe har antaget en sammenhæng mellem vulkanisme, tab af ilt og masseudryddelse, denne undersøgelse giver de første afgørende data.

"Som fællesskab vi har foreslået, at sedimenter aflejret under T-OAE var tegn på udbredt ilttab i havene, men vi har aldrig haft data før nu, " sagde de.

Forhistoriske eksempler på kuldioxidflod og kvælende oceanisk deoxygenering giver en lektion i, hvordan jordens systemer reagerer på et varierende klima.

Denne analyse af T-OAE, og begyndelsen af ​​deoxygenering, der gik forud, er en anden i en række af rapporter, der varsler en dyster fremtid for oceaner med faldende niveauer af ilt.

"Det er ekstremt vigtigt at studere disse tidligere begivenheder, " sagde de. "Det ser ud til, at uanset hvilken begivenhed vi observerer i Jordens historie, når vi ser kuldioxidkoncentrationerne stige hurtigt, resultatet plejer at være meget ens:en større begivenhed eller masseudryddelse. Dette er endnu en situation, hvor vi utvetydigt kan forbinde udbredt oceanisk deoxygenering med en masseudryddelse."

Der kan stadig tages skridt til at bremse ilttabet i de moderne oceaner. For eksempel, bevarelse af vigtige vådområder og flodmundinger – sammen med andre miljøer, der absorberer og lagrer store mængder kuldioxid – kan hjælpe med at afdæmpe virkningerne af skadelige industrielle emissioner.

Men skulle vores oceaners iltindhold fortsætte med at falde med deres nuværende hastigheder, fremtidige marine organismer kunne være dømt til den samme skæbne, som overgik deres forfædre fra jura.

"Hvis du er en iltforbrugende organisme, du ønsker ikke at se store ændringer i marine iltniveauer, "De sagde. "Enten tilpasser du dig eller forsvinder."