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    Le eruzioni vulcaniche una volta causavano estinzioni di massa negli oceani:il cambiamento climatico potrebbe fare lo stesso?

    Pesce chirurgo su una barriera corallina alle Maldive. Credito:Uxbona/Wikimedia, CC BY

    Tutti gli animali, se vivono sulla terra o nell'acqua, richiedono ossigeno per respirare. Ma oggi gli oceani del mondo stanno perdendo ossigeno, a causa di una combinazione di temperature in aumento e mutevoli correnti oceaniche. Entrambi i fattori sono guidati dal cambiamento climatico indotto dall'uomo.

    Questo processo ha il potenziale per interrompere le catene alimentari marine. Sappiamo già che grande ipossico, o a basso contenuto di ossigeno, le zone possono essere mortali. Se l'ipossia si espande sia in dimensioni che in durata, è possibile causare l'estinzione diffusa della vita marina, che è accaduto in precedenza nella storia della Terra.

    Indaghiamo naturale, antichi cambiamenti nell'ossigenazione degli oceani e gli effetti biologici come un modo per comprendere la risposta naturale a potenziali scenari climatici futuri. In un recente studio, abbiamo esaminato i collegamenti tra un importante evento vulcanico verificatosi milioni di anni fa e i cambiamenti nei livelli di ossigeno dell'oceano. Come le attività umane di oggi, questo evento ha rilasciato enormi quantità di anidride carbonica e altri gas serra nell'atmosfera.

    Abbiamo scoperto che questo episodio sembrava innescare significative perdite di ossigeno nell'oceano mondiale che sono durate oltre un milione di anni. La nostra ricerca si aggiunge alla crescente evidenza che il contenuto di ossigeno marino è drammaticamente influenzato dal riscaldamento delle temperature e da altri feedback legati al clima causati dal rilascio di gas serra.

    I nostri oceani stanno soffocando?

    Gli scienziati concordano ampiamente sul fatto che le attività umane, principalmente la combustione di combustibili fossili, deforestazione e pratiche agricole – stanno rilasciando anidride carbonica e metano nell'atmosfera a velocità senza precedenti. Negli ultimi decenni, la ricerca sugli impatti dei cambiamenti climatici si è concentrata sul riscaldamento globale, innalzamento del livello del mare e acidificazione degli oceani. Ora, la perdita di ossigeno oceanico sta iniziando a ricevere attenzione.

    Gli oceani del mondo hanno perso più del 2% del loro serbatoio di ossigeno disciolto negli ultimi cinquant'anni. In molti luoghi fattori locali come l'inquinamento da nutrienti stanno peggiorando il problema. Nelle acque degli Stati Uniti, le principali zone ipossiche si formano regolarmente nel Golfo del Messico, i Grandi Laghi e lungo la costa del Pacifico. Altre acque costiere sono colpite allo stesso modo in tutto il mondo.

    L'ipossia può devastare le catture di pesce. Per esempio, un'importante uccisione di pesci nelle Filippine nel 2002 è stata direttamente associata al calo dei livelli di ossigeno nell'acqua. Un evento simile si è verificato a Redondo Beach, California nel 2011, quando le condizioni ipossiche per diversi giorni hanno decimato la popolazione ittica locale. In definitiva, questi eventi hanno impatti significativi sull'uomo, poiché il 40% della popolazione mondiale vive entro circa 60 miglia dall'oceano. Milioni di persone dipendono dal pesce per il cibo, reddito o entrambi.

    Collegare l'antica perdita di ossigeno a un'estinzione di massa marina

    Le eruzioni vulcaniche del passato sono probabilmente i nostri unici antichi analoghi al moderno rilascio di gas serra dalle attività umane. Per capire come questi eventi hanno influenzato gli oceani, ci siamo rivolti ad antiche rocce marine in grado di registrare la relazione tra i rilasci di anidride carbonica dai vulcani, livelli di ossigeno marino ed eventi di estinzione.

    Uno di questi eventi, avvenuta 183 milioni di anni fa durante il Giurassico inferiore, è chiamato l'evento anossico oceanico toarciano. È rinomato per il grande vulcanismo e la settima estinzione di massa più grande nella storia della Terra, che si verificava prevalentemente negli oceani. Il vulcanismo che si verificò era molto più grande di tutti i vulcani moderni, e avrebbe rilasciato enormi quantità di gas serra nell'atmosfera, riscaldando drasticamente il pianeta.

    Abbiamo applicato uno strumento nuovo e innovativo, gli isotopi di tallio, per determinare i tempi e la quantità di perdita di ossigeno dagli oceani durante questo evento. Il tallio è un morbido, metallo argenteo che si trova in vari minerali, comprese palline di manganese sul fondo dell'oceano. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno leggere differenze di massa perché contengono un numero variabile di neutroni.

    Fossile di ammonite dell'Alberta, Canada. Questa ammonite si è evoluta alla fine dell'evento anossico oceanico toarciano e dell'estinzione di massa marina associata ed è stata utilizzata per determinare l'età delle rocce. Credito:Benjamin Gill, CC BY-ND

    Numerosi minerali si formano nell'oceano, spesso attraverso reazioni che coinvolgono l'ossigeno. Ma la quantità di ossigeno libero nell'acqua di mare non è costante nell'oceano moderno, ed è anche variato nel tempo. Quando l'ossigeno è abbondante nell'oceano, gli ossidi di manganese si depositano sul fondo dell'oceano, e il tallio, in particolare i suoi isotopi più pesanti, vi si attaccano. Analizzando antichi sedimenti marini e cercando cambiamenti nel valore isotopico del tallio, abbiamo ipotizzato di poter seguire la progressiva perdita di ossigeno dell'oceano.

    Per fare questo, abbiamo raccolto specifiche rocce sedimentarie di colore scuro di questo periodo di tempo in siti in Canada e Germania, che rappresentava due diversi oceani antichi. Abbiamo quindi sciolto ogni strato di roccia per formare un liquido, e isolato e purificato il tallio in ogni campione.

    Abbiamo scoperto che gli isotopi del tallio si sono spostati in due fasi durante questo evento. In primo luogo gli oceani sono diventati meno ossigenati durante l'inizio del massiccio vulcanismo, da circa 183,8 milioni di anni fa a 183,1 milioni di anni fa. Poi gli oceani hanno perso ancora più ossigeno, in coincidenza con la fase più intensa del vulcanismo, che si è verificato da 183,1 milioni di anni fa a 182,6 milioni di anni fa.

    Questo lavoro mostra per la prima volta che l'oceano globale ha perso ossigeno in coincidenza con l'inizio del vulcanismo. È importante sottolineare che questo è accaduto all'inizio di un'estinzione nota chiamata evento di estinzione di massa di Pliensbachian-Toarcian. In altre parole, i primi segni dell'estinzione nei reperti fossili coincidono con la perdita di ossigeno negli oceani.

    Ora pensiamo che questo stato di condizioni marine a basso contenuto di ossigeno sia durato per oltre un milione di anni e attraverso due impulsi di estinzione. La seconda fase di deossigenazione era più espansiva, provocando così una più ampia estinzione. È successo anche se l'atmosfera conteneva abbastanza ossigeno per sostenere la vita, proprio come oggi. Per di più, la durata delle condizioni di scarso ossigeno è stata simile a un altro evento verificatosi 94 milioni di anni fa con conseguenze biologiche.

    Eventi di estinzione di massa oceanici negli ultimi 542 milioni di anni. Il tempo (milioni di anni fa) scorre da sinistra a destra sull'asse orizzontale. L'asse verticale mostra la percentuale di specie perse. Credito:Smith609/Wikimedia, CC BY-SA

    Una soglia del riscaldamento globale?

    Il gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici ha recentemente pubblicato un rapporto speciale sul riscaldamento globale di 1,5°C, che ha chiesto un'azione immediata per limitare il cambiamento climatico a livelli che ridurranno al minimo lo stress ambientale ed ecosistemico. Gli scienziati concordano ampiamente sul fatto che ciò significa impedire che le temperature medie globali aumentino di oltre 1,5 gradi Celsius rispetto ai livelli preindustriali.

    Il rapporto rileva che se le temperature aumentano di 2°C invece di 1,5°C, si verificherà una perdita di ossigeno sostanzialmente maggiore negli oceani. Ciò rende importante continuare a studiare gli antichi impatti della perdita di ossigeno sul record di estinzione, in modo che gli scienziati possano prevedere meglio gli scenari climatici futuri. È anche importante identificare le aree che saranno maggiormente colpite dalla perdita di ossigeno nell'oceano e limitare gli effetti ambientali che si verificheranno mentre il nostro pianeta continua a riscaldarsi.

    Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.




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