alle dieren, of ze nu op het land of in het water leven, zuurstof nodig hebben om te ademen. Maar vandaag verliezen de oceanen van de wereld zuurstof, door een combinatie van stijgende temperaturen en veranderende zeestromingen. Beide factoren worden gedreven door door de mens veroorzaakte klimaatverandering.

Dit proces kan de mariene voedselketens verstoren. We weten al dat grote hypoxische, of zuurstofarm, zones kunnen dodelijk zijn. Als hypoxie zowel in omvang als in duur toeneemt, het is mogelijk om wijdverbreide uitsterving van het zeeleven te veroorzaken, wat eerder in de geschiedenis van de aarde is gebeurd.

We onderzoeken natuurlijke, oude veranderingen in de zuurstofvoorziening van de oceaan en de biologische effecten als een manier om de natuurlijke reactie op mogelijke toekomstige klimaatscenario's te begrijpen. In een recente studie, we onderzochten verbanden tussen een grote vulkanische gebeurtenis die miljoenen jaren geleden plaatsvond en veranderingen in het zuurstofgehalte in de oceaan. Zoals menselijke activiteiten vandaag, bij deze gebeurtenis kwamen enorme hoeveelheden koolstofdioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer vrij.

We ontdekten dat deze episode aanzienlijke zuurstofverliezen leek te veroorzaken in de oceaan van de wereld, die meer dan een miljoen jaar duurde. Ons onderzoek draagt ​​bij aan groeiend bewijs dat het zuurstofgehalte in de zee dramatisch wordt beïnvloed door opwarmingstemperaturen en andere klimaatgerelateerde feedback die wordt veroorzaakt door het vrijkomen van broeikasgassen.

Zijn onze oceanen verstikkend?

Wetenschappers zijn het er algemeen over eens dat menselijke activiteiten – voornamelijk verbranding van fossiele brandstoffen, ontbossing en landbouwpraktijken – zorgen ervoor dat koolstofdioxide en methaan met ongekende snelheden in de atmosfeer terechtkomen. De afgelopen decennia is onderzoek naar de gevolgen van klimaatverandering heeft zich gericht op de opwarming van de aarde, zeespiegelstijging en oceaanverzuring. Nutsvoorzieningen, verlies van oceaanzuurstof begint aandacht te krijgen.

De oceanen van de wereld hebben de afgelopen vijf decennia meer dan 2 procent van hun reservoir voor opgeloste zuurstof verloren. Op veel plaatsen verergeren lokale factoren, zoals vervuiling door nutriënten, het probleem. In Amerikaanse wateren, grote hypoxische zones vormen zich regelmatig in de Golf van Mexico, de Grote Meren en langs de Pacifische kust. Over de hele wereld worden andere kustwateren op vergelijkbare wijze getroffen.

Hypoxie kan de visvangst verwoesten. Bijvoorbeeld, een grote vissterfte in de Filippijnen in 2002 hield rechtstreeks verband met afnemende zuurstofniveaus in het water. Een soortgelijke gebeurtenis vond plaats in Redondo Beach, Californië in 2011, toen hypoxische omstandigheden gedurende meerdere dagen de lokale vispopulatie decimeerden. uiteindelijk, deze gebeurtenissen hebben aanzienlijke gevolgen voor de mens, aangezien 40 procent van de wereldbevolking binnen ongeveer 60 mijl van de oceaan woont. Miljoenen mensen zijn voor voedsel afhankelijk van vis, inkomen of beide.

Oud zuurstofverlies koppelen aan een massale uitsterving van de zee

Vulkanische uitbarstingen uit het verleden zijn waarschijnlijk onze enige oude analogen met de moderne uitstoot van broeikasgassen door menselijke activiteiten. Om te begrijpen hoe deze gebeurtenissen de oceanen beïnvloedden, we wendden ons tot oude mariene rotsen die de relatie tussen kooldioxide-emissies van vulkanen kunnen vastleggen, mariene zuurstofniveaus en uitstervingsgebeurtenissen.

Een dergelijke gebeurtenis, die 183 miljoen jaar geleden plaatsvond tijdens het Vroege Jura, wordt de Toarcian Oceanic Anoxic Event genoemd. Het staat bekend om zijn grote vulkanisme en de op zeven na grootste massa-extinctie in de geschiedenis van de aarde. die zich voornamelijk in de oceanen voordeed. Het vulkanisme dat plaatsvond was veel groter in omvang dan alle moderne vulkanen, en enorme hoeveelheden broeikasgassen in de atmosfeer zouden hebben uitgestoten, de planeet dramatisch opwarmen.

We hebben een nieuw en nieuw hulpmiddel toegepast - thalliumisotopen - om de timing en hoeveelheid zuurstofverlies uit de oceanen tijdens dit evenement te bepalen. Thallium is een zachte, zilverachtig metaal dat in verschillende ertsen wordt gevonden, inclusief ballen mangaan op de oceaanbodem. Isotopen zijn atomen van hetzelfde element die kleine massaverschillen hebben omdat ze verschillende aantallen neutronen bevatten.

Talloze mineralen vormen zich in de oceaan, vaak door reacties waarbij zuurstof betrokken is. Maar de hoeveelheid vrije zuurstof in zeewater is niet constant in de moderne oceaan, en is ook gevarieerd in de tijd. Als er veel zuurstof in de oceaan is, mangaanoxiden zetten zich af op de oceaanbodem, en thallium - vooral de zwaardere isotopen - houden eraan vast. Door oude mariene sedimenten te analyseren en te zoeken naar verschuivingen in de isotopenwaarde van thallium, we veronderstelden dat we het progressieve verlies van oceaanzuurstof konden volgen.

Om dit te doen, we verzamelden specifieke donkergekleurde sedimentaire gesteenten uit deze periode op locaties in Canada en Duitsland, die twee verschillende oude oceanen vertegenwoordigde. Vervolgens losten we elke laag gesteente op om een ​​vloeistof te vormen, en het thallium in elk monster geïsoleerd en gezuiverd.

We ontdekten dat thalliumisotopen tijdens deze gebeurtenis in twee fasen verschoven. Eerst werden de oceanen minder zuurstofrijk tijdens het begin van massaal vulkanisme, ongeveer 183,8 miljoen jaar geleden tot 183,1 miljoen jaar geleden. Toen verloren de oceanen nog meer zuurstof, samenvallend met de meest intense fase van vulkanisme, die plaatsvond van 183.1 miljoen jaar geleden tot 182.6 miljoen jaar geleden.

Dit werk laat voor het eerst zien dat de oceaan wereldwijd zuurstof verloor, toevallig met het begin van vulkanisme. belangrijk, dit gebeurde bij het begin van een bekende uitsterving, de Pliensbachian-Toarcian massa-extinctie. Met andere woorden, de eerste tekenen van uitsterven in het fossielenbestand vallen samen met zuurstofverlies in de oceanen.

We denken nu dat deze toestand van zuurstofarme mariene omstandigheden meer dan een miljoen jaar heeft geduurd en over twee uitstervingspulsen. De tweede fase van deoxygenatie was uitgebreider, waardoor een grotere uitsterving. Het gebeurde hoewel de atmosfeer genoeg zuurstof bevatte om leven te ondersteunen, net als vandaag. Verder, de duur van zuurstofarme omstandigheden was vergelijkbaar met een andere gebeurtenis die 94 miljoen jaar geleden plaatsvond met biologische gevolgen.

Een drempel voor opwarming van de aarde?

Het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering heeft onlangs een speciaal rapport uitgebracht over de opwarming van de aarde van 1,5°C, waarin werd opgeroepen tot onmiddellijke actie om de klimaatverandering te beperken tot een niveau dat de belasting van het milieu en het ecosysteem tot een minimum beperkt. Wetenschappers zijn het er in grote lijnen over eens dat dit betekent dat moet worden voorkomen dat de mondiale gemiddelde temperatuur meer dan 1,5 graad Celsius boven het pre-industriële niveau stijgt.

Het rapport merkt op dat als de temperatuur stijgt met 2 °C in plaats van 1,5 °C, in de oceanen zal aanzienlijk meer zuurstofverlies optreden. Dit maakt het belangrijk om oude effecten van zuurstofverlies op het uitstervingsrecord te blijven bestuderen, zodat wetenschappers toekomstige klimaatscenario's beter kunnen voorspellen. Het is ook belangrijk om de gebieden te identificeren die het meest worden getroffen door zuurstofverlies in de oceaan en de milieueffecten te beperken die zullen optreden naarmate onze planeet verder opwarmt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.