Вулкани откривају трагове како ће човечанство изазвати сопствену масовну истребљеност

Све животиње, било да живе на копну или у води, захтевају кисеоник да дише. Али данас светски океани губе кисеоник због комбинације растућих температура и промене морских струја. Оба фактора су вођена климатским промјенама изазваним људским дјеловањем.

Овај процес има потенцијал да поремети морске прехрамбене ланце. Већ знамо да велике хипоксичне зоне или зоне са мало кисеоника могу бити смртоносне. Ако се хипоксија шири и по величини и по трајању, могуће је изазвати распрострањено изумирање морског живота, што се раније десило у историји Земље.

Истражујемо природне, древне промене у оксигенацији океана и биолошке ефекте као начин разумевања природног одговора на потенцијалне будуће климатске сценарије. У недавној студији, испитали смо везе између великог вулканског догађаја који се догодио пре милион година и промена нивоа кисеоника у океану. Попут људских активности данас, овај догађај је ослободио огромне количине угљен-диоксида и других стакленичких гасова у атмосферу.

Открили смо да је ова епизода изазвала значајне губитке кисеоника у светском океану који је трајао више од милион година. Наше истраживање доприноси све већим доказима да су морски кисеоници драматично погођени температурама загријавања и другим повратним везама везаним за климу узрокованим ослобађањем стакленичких плинова.

Да ли се наши оцеани гуше?

Научници се широко слажу да људске активности - углавном изгарање фосилних горива, крчење шума и пољопривредне праксе - ослобађају угљични диоксид и метан у атмосферу без преседана. У протеклих неколико деценија, истраживања утицаја климатских промена била су фокусирана на глобално загревање, пораст нивоа мора и ацидификацију океана. Сада, губитак кисеоника у оцеану почиње да добија пажњу.

Светски океани изгубили су више од два процента резервоара са раствореним кисеоником у протеклих пет деценија. На многим местима локални фактори као што је загађење нутријентима погоршавају проблем. У америчким водама, главне хипоксичне зоне редовно се формирају у Мексичком заливу, Великим језерима и дуж обале Пацифика. Друге обалне воде имају сличан утицај широм света.

Хипоксија може уништити улов рибе. На пример, велика убиства рибе на Филипинима 2002. године била су директно повезана са падом нивоа кисеоника у води. Сличан догађај догодио се на плажи Редондо у Калифорнији, 2011. године када су хипоксични услови током неколико дана десетковали локалну популацију риба. На крају крајева, ови догађаји имају значајан утицај на људе, будући да 40% свјетске популације живи у кругу од око 60 миља океана. Милиони људи зависе од рибе за храну, приход или обоје.

Повезивање старог губитка кисеоника са масовним изумирањем

Досадашње вулканске ерупције су вјероватно наши једини древни аналози модерног ослобађања стакленичких плинова из људских активности. Да бисмо разумели како су ти догађаји утицали на океане, окренули смо се древним морским стенама које могу да забележе везу између ослобађања угљен диоксида из вулкана, нивоа морског кисеоника и догађаја изумирања.

Један такав догађај, који се догодио пре 183 милиона година током ране јуре, назива се Тоарциан Оцеаниц Анокиц Евент. Познат је по великом вулканизму и седмом по величини масовном изумирању у историји Земље, који се углавном дешава у океанима. Вулканизам који је настао био је много већи од свих модерних вулкана, и ослободио би огромне количине стакленичких гасова у атмосферу, загријавајући драматично планету.

Применили смо нови и нови алат - изотопи талијума - да одредимо време и количину губитка кисеоника из океана током овог догађаја. Талијум је мекани, сребрни метал који се налази у разним рудама, укључујући куглице мангана на дну океана. Изотопи су атоми истог елемента који имају мале разлике у маси, јер садрже различите бројеве неутрона.

Бројни минерали се формирају у океану, често кроз реакције које укључују кисик. Међутим, количина слободног кисеоника у морској води није константна у модерном океану и такође је варирала у времену. Када је кисеоник у изобиљу у океану, манганови оксиди се таложе на дну океана, а талијум - посебно његови тежи изотопи - леже на њима. Анализирајући древне морске седименте и тражећи помаке у изотопској вредности талијума, претпоставили смо да можемо да пратимо прогресивни губитак кисеоника у океану.

Да бисмо то урадили, сакупили смо специфичне тамне седиментне стене из овог временског периода на локацијама у Канади и Немачкој, које су представљале два различита древна океана. Затим смо растворили сваки слој стене да би формирали течност, и изоловали и пречистили талијум у сваком узорку.

Открили смо да се изотопи талијума померају у две фазе током овог догађаја. Прво су океани постали мање оксигенисани током почетка масивног вулканизма, отприлике 183.8 милиона година пре 183.1 милиона година. Тада су океани изгубили још више кисеоника, који се поклопио са најинтензивнијом фазом вулканизма, која је настала од 183.1 милиона година до пре 182.6 милиона година.

Овај рад по први пут показује да је глобални океан изгубио кисик случајно са настанком вулканизма. Важно је да се то десило на почетку познатог изумирања названог Плиенсбаха-Тоарцијанско масовно изумирање. Другим речима, први знаци изумирања у фосилним записима подударају се са губитком кисеоника у океанима.

Сада сматрамо да је стање морских увјета с ниским садржајем кисика трајало више од милијун година и преко два импулса изумирања. Друга фаза деоксигенације била је експанзивнија, што је узроковало веће изумирање. То се десило иако је атмосфера садржавала довољно кисеоника за живот, баш као и данас. Осим тога, трајање ниских нивоа кисеоника било је слично другом догађају који се догодио пре 94 милиона година са биолошким последицама.

Граница глобалног загревања?

Међувладина комисија за климатске промјене недавно је објавила Специјални извјештај о глобалном загријавању од 1,5 ступњева Ц, који је позвао на хитну акцију за ограничавање климатских промјена на нивое који ће минимизирати стрес на околиш и екосистем. Научници се углавном слажу да то значи спречавање глобалних просјечних температура да се попну за више од 1,5 степени Целзијуса изнад прединдустријских нивоа.

У извјештају се наводи да ако се температуре повећају за 2 ступња Ц умјесто 1,5 ступњева Ц, знатно ће се повећати губитак кисика у оцеанима. Због тога је важно да се настави са истраживањем античких утицаја губитка кисеоника на евиденцију изумирања, тако да научници могу боље предвидети будуће климатске сценарије. Такође је важно идентификовати области које ће бити највише погођене губитком кисеоника у океану и ограничити ефекте на животну средину који ће настати док се наша планета настави загрејати.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Јеремија Д. Овенса и Тхеодора Р. Тхем ИИ. Прочитајте оригинални чланак овде.