Wereldwijde klimaatverandering, aangewakkerd door torenhoge niveaus van atmosferische kooldioxide, zuigt zuurstof uit de huidige oceanen in een alarmerend tempo - zo snel dat wetenschappers niet helemaal zeker zijn hoe de planeet zal reageren.

Hun enige hint? Kijk naar het verleden.

In een studie die deze week in het tijdschrift wordt gepubliceerd Proceedings van de National Academy of Sciences , onderzoekers van de Florida State University deden precies dat - en wat ze vonden, is een grote opluchting voor de rampzalige effecten die een zuurstofarme oceaan zou kunnen hebben op het leven in zee.

Miljoenen jaren geleden, wetenschappers ontdekten, krachtige vulkanen pompten de atmosfeer van de aarde vol met koolstofdioxide, de oceanen van zuurstof aftappen en een massale uitsterving van mariene organismen veroorzaken.

"We willen begrijpen hoe vulkanisme, die kan worden gerelateerd aan moderne antropogene uitstoot van kooldioxide, manifesteert zich in oceaanchemie en uitstervingsgebeurtenissen, " zei co-auteur van de studie Jeremy Owens, een assistent-professor in FSU's Department of Earth, Oceaan en Atmosferische Wetenschap. "Zou dit een voorloper kunnen zijn van wat we vandaag zien met zuurstofverlies in onze oceanen? Zullen we zoiets catastrofaals meemaken als deze massale uitstervingsgebeurtenis?"

Voor deze studie is een internationaal team van wetenschappers ging op zoek naar een beter begrip van de huidige zuurstofarme oceanen door het Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE) te onderzoeken, een interval van wereldwijde deoxygenatie van de oceanen, gekenmerkt door een massale uitsterving van mariene organismen die plaatsvond in de vroege Jura-periode.

"We wilden de zuurstofniveaus uit het vroege Jura-oceaan reconstrueren om de massa-extinctie en de T-OAE beter te begrijpen, " zei Theodore Them, een postdoctoraal onderzoeker bij FSU die de studie leidde. "Vroeger dachten we aan oceaantemperatuur en verzuring als een een-tweetje, maar recenter hebben we deze derde variabele geleerd, zuurstof verandering, is even belangrijk."

Door de thalliumisotoopsamenstelling van oude rotsen uit Noord-Amerika en Europa te analyseren, het team ontdekte dat de oceaanzuurstof ruim vóór het gedefinieerde tijdsinterval dat traditioneel aan de T-OAE wordt toegeschreven, begon af te nemen.

Die eerste deoxygenatie, onderzoekers zeggen, werd neergeslagen door enorme perioden van vulkanische activiteit - een proces dat niet helemaal lijkt op de industriële uitstoot van kooldioxide die we tegenwoordig kennen.

"In de afgelopen 50 jaar we hebben gezien dat er een aanzienlijke hoeveelheid zuurstof verloren is gegaan in onze moderne oceanen, "Ze zeiden. "Hoewel de tijdschema's verschillend zijn, vulkanisme in het verleden en toename van koolstofdioxide zou heel goed een analoog kunnen zijn voor de huidige gebeurtenissen."

Als de atmosfeer vol zit met koolstofdioxide, wereldwijde temperaturen stijgen, een cascade van hydrologische, biologische en chemische gebeurtenissen die samenzweren om de oceanen van zuurstof te ondermijnen.

Wetenschappers hebben bewijs gevonden dat enkele honderdduizenden jaren voor de T-OAE, vulkanen overspoelden de atmosfeer van de aarde met koolstofdioxide, helpen om de opeenvolging van gebeurtenissen in gang te zetten die uiteindelijk zouden resulteren in de deoxygenatie van de oceanen en het wijdverbreide uitsterven van het zeeleven.

Hoewel onderzoekers al lang vermoedden dat er een verband bestaat tussen vulkanisme, verlies van zuurstof en massa-extinctie, deze studie levert de eerste sluitende gegevens.

"Als gemeente we hebben gesuggereerd dat sedimenten afgezet tijdens de T-OAE een indicatie waren van wijdverbreid zuurstofverlies in de oceanen, maar we hebben de gegevens tot nu toe nooit gehad, "Ze zeiden.

Prehistorische voorbeelden van kooldioxide-vloeden en verstikkende oceanische deoxygenatie bieden een les in hoe aardsystemen reageren op een variabel klimaat.

Deze analyse van de T-OAE, en het begin van deoxygenatie die eraan voorafging, is een andere in een reeks rapporten die een sombere toekomst voorspellen voor oceanen met afnemende zuurstofniveaus.

"Het is uiterst belangrijk om deze gebeurtenissen uit het verleden te bestuderen, "Ze zeiden. "Het lijkt erop dat welke gebeurtenis we ook waarnemen in de geschiedenis van de aarde, wanneer we zien dat de kooldioxideconcentraties snel toenemen, het resultaat lijkt erg op elkaar:een grote of massale uitstervingsgebeurtenis. Dit is een andere situatie waarin we wijdverbreide oceanische deoxygenatie ondubbelzinnig kunnen koppelen aan een massale uitsterving."

Er kunnen nog steeds stappen worden ondernomen om het zuurstofverlies in de moderne oceanen te beteugelen. Bijvoorbeeld, het behoud van belangrijke wetlands en estuaria - samen met andere omgevingen die grote hoeveelheden koolstofdioxide absorberen en opslaan - zou kunnen helpen de effecten van schadelijke industriële emissies af te zwakken.

Maar als het zuurstofgehalte van onze oceanen in het huidige tempo blijft dalen, toekomstige mariene organismen zouden gedoemd kunnen zijn tot hetzelfde lot dat hun Jurassic-voorouders trof.

"Als je een zuurstofverslindend organisme bent, u geen grote veranderingen wilt zien in het zuurstofgehalte in de zee, "Ze zeiden. "Je past je aan of sterft uit."