Todos los animales, ya sea que vivan en la tierra o en el agua, requieren oxígeno para respirar. Pero hoy los océanos del mundo están perdiendo oxígeno, debido a una combinación de temperaturas crecientes y corrientes oceánicas cambiantes. Ambos factores están impulsados ​​por el cambio climático inducido por el hombre.

Este proceso tiene el potencial de alterar las cadenas alimentarias marinas. Ya sabemos que gran hipóxico, o poco oxígeno, las zonas pueden ser mortales. Si la hipoxia se expande tanto en tamaño como en duración, es posible causar una extinción generalizada de la vida marina, que ha sucedido previamente en la historia de la Tierra.

Investigamos lo natural, los antiguos cambios en la oxigenación de los océanos y los efectos biológicos como una forma de entender la respuesta natural a posibles escenarios climáticos futuros. En un estudio reciente, Examinamos los vínculos entre un gran evento volcánico que ocurrió hace millones de años y los cambios en los niveles de oxígeno del océano. Como las actividades humanas de hoy, este evento liberó cantidades masivas de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera.

Descubrimos que este episodio pareció desencadenar pérdidas significativas de oxígeno en los océanos del mundo que duró más de un millón de años. Nuestra investigación se suma a la creciente evidencia de que el contenido de oxígeno marino se ve dramáticamente afectado por el calentamiento de las temperaturas y otras reacciones relacionadas con el clima causadas por la liberación de gases de efecto invernadero.

¿Se están sofocando nuestros océanos?

Los científicos están ampliamente de acuerdo en que las actividades humanas, principalmente la combustión de combustibles fósiles, deforestación y prácticas agrícolas:están liberando dióxido de carbono y metano a la atmósfera a un ritmo sin precedentes. Durante las últimas décadas, la investigación sobre los impactos del cambio climático se ha centrado en el calentamiento global, aumento del nivel del mar y acidificación de los océanos. Ahora, la pérdida de oxígeno del océano está comenzando a recibir atención.

Los océanos del mundo han perdido más del 2 por ciento de su reserva de oxígeno disuelto durante las últimas cinco décadas. En muchos lugares, factores locales como la contaminación por nutrientes están agravando el problema. En aguas de EE. UU. Las principales zonas hipóxicas se forman regularmente en el Golfo de México, los Grandes Lagos ya lo largo de la costa del Pacífico. Otras aguas costeras se ven afectadas de manera similar en todo el mundo.

La hipoxia puede devastar las capturas de peces. Por ejemplo, una importante muerte de peces en Filipinas en 2002 se asoció directamente con la disminución de los niveles de oxígeno en el agua. Un evento similar ocurrió en Redondo Beach, California en 2011, cuando las condiciones hipóxicas durante varios días diezmaron la población local de peces. Por último, estos eventos tienen un impacto significativo en los seres humanos, ya que el 40 por ciento de la población mundial vive a aproximadamente 60 millas del océano. Millones de personas dependen del pescado para alimentarse, ingresos o ambos.

Vinculando la antigua pérdida de oxígeno con una extinción masiva marina

Las erupciones volcánicas pasadas son probablemente nuestros únicos análogos antiguos a la liberación moderna de gases de efecto invernadero de las actividades humanas. Para comprender cómo estos eventos afectaron a los océanos, recurrimos a antiguas rocas marinas que pueden registrar la relación entre las emisiones de dióxido de carbono de los volcanes, niveles de oxígeno marino y eventos de extinción.

Uno de esos eventos, que ocurrió hace 183 millones de años durante el Jurásico Temprano, se llama el evento anóxico oceánico de Toarcia. Es famoso por su gran vulcanismo y la séptima extinción masiva más grande en la historia de la Tierra, que ocurrió predominantemente en los océanos. El vulcanismo que ocurrió fue mucho mayor en escala que todos los volcanes modernos, y habría liberado cantidades masivas de gases de efecto invernadero a la atmósfera, calentando el planeta dramáticamente.

Aplicamos una herramienta nueva y novedosa, los isótopos de talio, para determinar el momento y la cantidad de pérdida de oxígeno de los océanos durante este evento. El talio es un blando, metal plateado que se encuentra en varios minerales, incluyendo bolas de manganeso en el fondo del océano. Los isótopos son átomos del mismo elemento que tienen ligeras diferencias de masa porque contienen un número variable de neutrones.

Se forman numerosos minerales en el océano, a menudo a través de reacciones que involucran oxígeno. Pero la cantidad de oxígeno libre en el agua de mar no es constante en el océano moderno, y también ha variado en el tiempo. Cuando el oxígeno abunda en el océano, depósitos de óxidos de manganeso en el fondo del océano, y el talio, especialmente sus isótopos más pesados, se adhieren a ellos. Al analizar sedimentos marinos antiguos y buscar cambios en el valor isotópico del talio, planteamos la hipótesis de que podríamos rastrear la pérdida progresiva de oxígeno del océano.

Para hacer esto, recolectamos rocas sedimentarias de color oscuro específicas de este período de tiempo en sitios en Canadá y Alemania, que representaba dos océanos antiguos diferentes. Luego disolvimos cada capa de roca para formar un líquido, y aisló y purificó el talio en cada muestra.

Descubrimos que los isótopos de talio se desplazaron en dos etapas durante este evento. Primero, los océanos se volvieron menos oxigenados durante el inicio del vulcanismo masivo, hace aproximadamente 183,8 millones de años a 183,1 millones de años. Entonces los océanos perdieron aún más oxígeno, coincidiendo con la fase más intensa del vulcanismo, que ocurrió desde hace 183,1 millones de años hasta hace 182,6 millones de años.

Este trabajo muestra por primera vez que el océano global perdió oxígeno coincidiendo con el inicio del vulcanismo. En tono rimbombante, esto sucedió al inicio de una extinción conocida llamada evento de extinción masiva Pliensbachiano-Toarciano. En otras palabras, los primeros signos de extinción en el registro fósil coinciden con la pérdida de oxígeno en los océanos.

Ahora pensamos que este estado de condiciones marinas de bajo oxígeno duró más de un millón de años y durante dos pulsos de extinción. La segunda fase de desoxigenación fue más expansiva, provocando así una extinción mayor. Ocurrió a pesar de que la atmósfera contenía suficiente oxígeno para sustentar la vida, como hoy. Es más, la duración de las condiciones de bajo oxígeno fue similar a otro evento que ocurrió hace 94 millones de años con consecuencias biológicas.

¿Un umbral de calentamiento global?

El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático publicó recientemente un Informe especial sobre el calentamiento global de 1,5 ° C, que pidió una acción inmediata para limitar el cambio climático a niveles que minimicen el estrés ambiental y del ecosistema. Los científicos están de acuerdo en general en que esto significa evitar que las temperaturas medias globales aumenten más de 1,5 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales.

El informe señala que si las temperaturas aumentan en 2 ° C en lugar de 1,5 ° C, se producirá una pérdida sustancialmente mayor de oxígeno en los océanos. Esto hace que sea importante continuar estudiando los impactos antiguos de la pérdida de oxígeno en el registro de extinciones, para que los científicos puedan predecir mejor los escenarios climáticos futuros. También es importante identificar las áreas que se verán más afectadas por la pérdida de oxígeno del océano y limitar los efectos ambientales que ocurrirán a medida que nuestro planeta continúe calentándose.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.