Sopky odhalují stopy k tomu, jak lidstvo způsobí vlastní masové vymírání

Všechna zvířata, ať už žijí na souši nebo ve vodě, vyžadují pro dýchání kyslík. Dnes však světové oceány ztrácejí kyslík díky kombinaci stoupajících teplot a měnících se oceánských proudů. Oba faktory jsou ovlivněny změnou klimatu vyvolanou lidmi.

Tento proces má potenciál narušit námořní potravinové řetězce. Už víme, že velké hypoxické zóny nebo zóny s nízkým obsahem kyslíku mohou být smrtící. Pokud se hypoxie rozšíří jak velikostí, tak i délkou trvání, je možné způsobit rozsáhlé vymírání mořského života, ke kterému došlo dříve v historii Země.

Zkoumáme přírodní, staré změny v okysličování oceánu a biologické účinky jako způsob pochopení přirozené reakce na potenciální budoucí klimatické scénáře. V nedávné studii jsme zkoumali vazby mezi velkou sopečnou událostí, ke které došlo před miliony let, a změnami hladin kyslíku v oceánu. Stejně jako lidské aktivity dnes tato událost uvolnila do atmosféry obrovské množství oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů.

Zjistili jsme, že tato epizoda vyvolává značné ztráty kyslíku ve světovém oceánu, který trval více než milion let. Náš výzkum doplňuje rostoucí důkazy o tom, že obsah kyslíku v mořích je dramaticky ovlivněn teplotami oteplování a dalšími zpětnými vazbami souvisejícími s klimatem způsobenými uvolňováním skleníkových plynů.

Jsou naše oceány napjaté?

Vědci se široce shodují na tom, že lidské aktivity - především spalování fosilních paliv, odlesňování a zemědělské postupy - uvolňují oxid uhličitý a metan do atmosféry za nevídaných cen. V posledních několika desetiletích se výzkum dopadů změny klimatu zaměřil na globální oteplování, vzestup hladiny moří a acidifikaci oceánů. Nyní začíná být pozorována ztráta kyslíku v oceánu.

Světové oceány za posledních pět desetiletí ztratily více než dvě procenta své zásoby rozpuštěného kyslíku. Na mnoha místech problém zhoršují místní faktory, jako je znečištění živinami. Ve vodách USA, hlavní hypoxic zóny pravidelně se tvoří v Mexickém zálivu, velkých jezerech a podél pobřeží Pacifiku. Ostatní pobřežní vody jsou podobně ovlivňovány po celém světě.

Hypoxie může zpustošit úlovky ryb. Například, hlavní zabít ryby na Filipínách v roce 2002 byl přímo spojený s klesajícími hladinami kyslíku ve vodě. Podobná událost nastala v Redondo Beach, Kalifornie, v roce 2011, kdy hypoxické podmínky během několika dnů decimovaly místní populaci ryb. Tyto události mají v konečném důsledku významný dopad na lidi, protože 40 procent světové populace žije v přibližně 60 kilometrech oceánu. Miliony lidí jsou závislé na potravinách, příjmech nebo obojích.

Spojení starověké ztráty kyslíku s mořským masovým zánikem

Minulé sopečné erupce jsou pravděpodobně našimi jedinými starověkými analogy moderního uvolňování skleníkových plynů z lidské činnosti. Abychom pochopili, jak tyto události ovlivnily oceány, obrátili jsme se na starobylé mořské skály, které dokážou zaznamenat vztah mezi uvolňováním oxidu uhličitého z sopek, hladin kyslíku v mořích a událostí vymírání.

Jedna taková událost, která nastala před 183 miliony lety během raného Jurassic, se nazývá Toarcian Oceanic Anoxic Event. To je známé pro hlavní sopečnost a sedmý-největší masové vyhynutí v historii Země, který nastal převážně v oceánech. Volcanism, který nastal byl mnohem větší v měřítku než všechny moderní sopky, a odkázaný vydali masivní množství skleníkových plynů do atmosféry, ohřívat planetu dramaticky.

Použili jsme nový a nový nástroj - izotopy thallium - k určení načasování a množství ztráty kyslíku z oceánů během této události. Thallium je měkký stříbrný kov, který se nachází v různých rudách, včetně kuliček manganu na dně oceánu. Izotopy jsou atomy stejného prvku, které mají mírné hmotnostní rozdíly, protože obsahují různá množství neutronů.

V oceánu se tvoří četné minerály, často prostřednictvím reakcí, které zahrnují kyslík. Množství volného kyslíku v mořské vodě však není v moderním oceánu konstantní a časem se také měnilo. Když je kyslík bohatý na oceán, oxidy manganu se ukládají na dno oceánu a thallium - zejména jeho těžší izotopy - se k nim drží. Analýzou starověkých mořských sedimentů a hledáním posunů izotopové hodnoty thallium jsme předpokládali, že bychom mohli sledovat postupnou ztrátu kyslíku v oceánu.

K tomu jsme shromáždili specifické tmavě zbarvené sedimentární horniny z tohoto období na místech v Kanadě a Německu, které reprezentovaly dva různé starověké oceány. Pak jsme rozpustili každou vrstvu horniny za vzniku kapaliny a izolovali a purifikovali thallium v ​​každém vzorku.

Zjistili jsme, že izotopy thallium se během této události posunuly ve dvou fázích. Nejprve oceány staly se méně okysličené během nástupu masivního vulkanismu, přibližně 183,8 miliónů roků dříve k 183.1 miliónem roky dříve. Oceány pak ztratily ještě více kyslíku, což se shodovalo s nejintenzivnější fází vulkanismu, ke které došlo před 183,1 miliony lety před 182,6 miliony lety.

Tato práce poprvé ukazuje, že globální oceán ztratil kyslík shodně s nástupem vulkanismu. Důležité je, že se to stalo na počátku známého zániku zvaného Pliensbachian-Toarcian masová událost zániku. Jinými slovy, první známky zániku v fosilním záznamu se shodují se ztrátou kyslíku v oceánech.

Nyní si myslíme, že tento stav nízko-kyslíkových mořských podmínek trval více než milion let a napříč dvěma pulsy. Druhá fáze deoxygenace byla expanzivnější, což způsobilo větší zánik. Stalo se to i přesto, že atmosféra obsahovala dostatek kyslíku na podporu života, podobně jako dnes. Navíc doba trvání nízkého obsahu kyslíku byla podobná jako u jiné události, ke které došlo před 94 miliony lety s biologickými důsledky.

Mezní hodnota globálního oteplování?

Mezivládní panel pro změnu klimatu nedávno zveřejnil zvláštní zprávu o globálním oteplování o teplotě 1,5 stupně C, která vyzvala k okamžitým opatřením s cílem omezit změnu klimatu na úroveň, která minimalizuje zátěž životního prostředí a ekosystému. Vědci se široce shodují na tom, že to znamená zabránit tomu, aby se globální průměrné teploty zvýšily o více než 1,5 stupně Celsia nad úroveň před průmyslovou úrovní.

Zpráva uvádí, že pokud se teploty zvýší o 2 stupně C místo 1,5 stupně C, dojde v oceánech k podstatně větší ztrátě kyslíku. Proto je důležité pokračovat ve studiu starověkých dopadů ztráty kyslíku na záznam o zániku, aby vědci mohli lépe předvídat budoucí klimatické scénáře. Je také důležité identifikovat oblasti, které budou nejvíce ovlivněny ztrátou kyslíku v oceánu a omezit dopady na životní prostředí, ke kterým dojde, jak se naše planeta stále zahřívá.

Tento článek byl původně publikován na The Conversation Jeremy D. Owens a Theodore R. Them II. Přečtěte si originální článek zde.