Todos os animais, se eles vivem na terra ou na água, requerem oxigênio para respirar. Mas hoje os oceanos do mundo estão perdendo oxigênio, devido a uma combinação de aumento das temperaturas e mudanças nas correntes oceânicas. Ambos os fatores são impulsionados pela mudança climática induzida pelo homem.

Este processo tem o potencial de interromper as cadeias alimentares marinhas. Já sabemos que grande hipóxia, ou com baixo teor de oxigênio, zonas podem ser mortais. Se a hipóxia se expandir em tamanho e duração, é possível causar a extinção generalizada da vida marinha, o que aconteceu anteriormente na história da Terra.

Nós investigamos o natural, antigas mudanças na oxigenação dos oceanos e os efeitos biológicos como forma de compreender a resposta natural a potenciais cenários climáticos futuros. Em um estudo recente, examinamos as ligações entre um grande evento vulcânico que ocorreu há milhões de anos e as mudanças nos níveis de oxigênio do oceano. Como as atividades humanas hoje, este evento liberou grandes quantidades de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa na atmosfera.

Descobrimos que este episódio parecia desencadear perdas significativas de oxigênio nos oceanos do mundo que duraram mais de um milhão de anos. Nossa pesquisa adiciona evidências crescentes de que os conteúdos de oxigênio marinho são dramaticamente afetados pelo aquecimento das temperaturas e outros feedbacks relacionados ao clima causados ​​pela liberação de gases de efeito estufa.

Nossos oceanos estão sufocando?

Os cientistas concordam amplamente que as atividades humanas - principalmente a combustão de combustíveis fósseis, desmatamento e práticas agrícolas - estão liberando dióxido de carbono e metano na atmosfera a taxas sem precedentes. Nas últimas décadas, a pesquisa sobre os impactos das mudanças climáticas tem se concentrado no aquecimento global, aumento do nível do mar e acidificação do oceano. Agora, a perda de oxigênio do oceano está começando a receber atenção.

Os oceanos do mundo perderam mais de 2% de seu reservatório de oxigênio dissolvido nas últimas cinco décadas. Em muitos lugares, fatores locais, como poluição por nutrientes, estão piorando o problema. Nas águas dos EUA, as principais zonas hipóxicas se formam regularmente no Golfo do México, os Grandes Lagos e ao longo da costa do Pacífico. Outras águas costeiras sofrem impactos semelhantes em todo o mundo.

A hipóxia pode devastar as capturas de peixes. Por exemplo, uma grande matança de peixes nas Filipinas em 2002 foi diretamente associada ao declínio dos níveis de oxigênio na água. Um evento semelhante ocorreu em Redondo Beach, Califórnia em 2011, quando as condições de hipóxia durante vários dias dizimaram a população local de peixes. Em última análise, esses eventos têm impactos significativos sobre os seres humanos, já que 40% da população mundial vive a cerca de 60 milhas do oceano. Milhões de pessoas dependem dos peixes para se alimentar, renda ou ambos.

Vinculando a antiga perda de oxigênio a uma extinção em massa marinha

Erupções vulcânicas passadas são provavelmente nossos únicos análogos antigos à liberação moderna de gases de efeito estufa das atividades humanas. Para entender como esses eventos afetaram os oceanos, nos voltamos para rochas marinhas antigas que podem registrar a relação entre as emissões de dióxido de carbono de vulcões, níveis de oxigênio marinho e eventos de extinção.

Um desses eventos, que ocorreu 183 milhões de anos atrás durante o Jurássico Inferior, é chamado de Evento Anóxico Oceânico Toarcian. É conhecido pelo grande vulcanismo e a sétima maior extinção em massa da história da Terra, que ocorreu predominantemente nos oceanos. O vulcanismo que ocorreu era muito maior em escala do que todos os vulcões modernos, e teria liberado grandes quantidades de gases de efeito estufa para a atmosfera, aquecendo o planeta dramaticamente.

Aplicamos uma ferramenta nova e inovadora - isótopos de tálio - para determinar o momento e a quantidade de perda de oxigênio dos oceanos durante este evento. O tálio é um macio, metal prateado que é encontrado em vários minérios, incluindo bolas de manganês no fundo do oceano. Isótopos são átomos do mesmo elemento que têm pequenas diferenças de massa porque contêm um número variável de nêutrons.

Numerosos minerais se formam no oceano, frequentemente por meio de reações que envolvem oxigênio. Mas a quantidade de oxigênio livre na água do mar não é constante no oceano moderno, e também variou no tempo. Quando o oxigênio é abundante no oceano, óxidos de manganês depositados no fundo do oceano, e o tálio - especialmente seus isótopos mais pesados ​​- aderem a eles. Ao analisar antigos sedimentos marinhos e procurar mudanças no valor isotópico do tálio, hipotetizamos que poderíamos rastrear a perda progressiva de oxigênio do oceano.

Para fazer isso, coletamos rochas sedimentares de cor escura específicas desse período em locais no Canadá e na Alemanha, que representava dois oceanos antigos diferentes. Em seguida, dissolvemos cada camada de rocha para formar um líquido, e isolou e purificou o tálio em cada amostra.

Descobrimos que os isótopos de tálio mudaram em dois estágios durante este evento. Primeiro, os oceanos se tornaram menos oxigenados durante o início do vulcanismo maciço, aproximadamente 183,8 milhões de anos atrás a 183,1 milhões de anos atrás. Então os oceanos perderam ainda mais oxigênio, coincidindo com a fase mais intensa do vulcanismo, que ocorreu de 183,1 milhões de anos atrás a 182,6 milhões de anos atrás.

Este trabalho mostra pela primeira vez que o oceano global perdeu oxigênio coincidentemente com o início do vulcanismo. Mais importante, isso aconteceu no início de uma extinção conhecida chamada evento de extinção em massa Pliensbachiano-Toarciano. Em outras palavras, os primeiros sinais de extinção no registro fóssil coincidem com a perda de oxigênio nos oceanos.

Agora pensamos que este estado de condições marinhas de baixo oxigênio durou mais de um milhão de anos e durante dois pulsos de extinção. A segunda fase de desoxigenação foi mais expansiva, causando assim uma extinção maior. Aconteceu mesmo que a atmosfera contivesse oxigênio suficiente para sustentar a vida, muito parecido com hoje. Além disso, a duração das condições de baixo oxigênio foi semelhante a outro evento ocorrido há 94 milhões de anos com consequências biológicas.

Um limiar de aquecimento global?

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas divulgou recentemente um Relatório Especial sobre o Aquecimento Global de 1,5 ° C, que apelou para uma ação imediata para limitar as mudanças climáticas a níveis que irão minimizar o estresse ambiental e do ecossistema. Os cientistas concordam amplamente que isso significa evitar que as temperaturas médias globais aumentem mais de 1,5 grau Celsius acima dos níveis pré-industriais.

O relatório observa que se as temperaturas aumentarem 2 ° C em vez de 1,5 ° C, substancialmente mais perda de oxigênio ocorrerá nos oceanos. Isso torna importante continuar estudando os impactos antigos da perda de oxigênio no registro de extinção, para que os cientistas possam prever melhor os cenários climáticos futuros. Também é importante identificar as áreas que serão mais afetadas pela perda de oxigênio do oceano e limitar os efeitos ambientais que ocorrerão à medida que nosso planeta continuar a aquecer.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.