Sự chuyển động của lục địa có khả năng làm ngạt oxy biển.

Một yếu tố trước đây bị bỏ qua – vị trí của các lục địa – giúp lấp đầy các đại dương trên Trái đất bằng oxy hỗ trợ sự sống. Chuyển động lục địa cuối cùng có thể gây ra tác động ngược lại, giết chết phần lớn các sinh vật dưới đáy đại dương sâu.

Andy Ridgewell, nhà địa chất học Riverside tại Đại học University of California. Ridgewell, đồng tác giả của một nghiên cứu mới về các lực ảnh hưởng đến oxy trong đại dương.

Khi nước ở bề mặt đại dương tiến gần đến Bắc hoặc Nam, nó trở nên lạnh hơn, đặc hơn và sau đó chìm xuống. Khi nước chìm xuống, nó chuyển oxy kéo từ bầu khí quyển của Trái đất xuống đáy đại dương.

Câu cá trên các rạn san hô sâu ở Đảo san hô vòng Pearl và Hermes ở Đài tưởng niệm Hải dương Quốc gia Papahanaumokuakea gần Hawaii. Tín dụng: Greg McFall, NOAA

Cuối cùng, dòng chảy trở lại mang các chất dinh dưỡng được giải phóng từ các chất hữu cơ chìm xuống bề mặt đại dương, nơi chúng thúc đẩy sự phát triển của sinh vật phù du. Các đại dương ngày nay có sự đa dạng đáng kinh ngạc về cá và các loài động vật khác được hỗ trợ bởi cả nguồn cung cấp oxy liên tục cho các độ sâu thấp hơn và các chất hữu cơ được tạo ra ở bề mặt.

Nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng quá trình lưu thông oxy và chất dinh dưỡng có thể kết thúc đột ngột. Sử dụng các mô hình máy tính phức tạp, các nhà khoa học đã điều tra xem vị trí của các mảng lục địa có ảnh hưởng đến cách đại dương di chuyển oxy hay không. Họ đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra điều đó.

Phát hiện này, được dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Riverside, được trình bày chi tiết trên tạp chí bản chất nóng nảy. Nó được xuất bản vào ngày hôm nay (17 tháng 8 năm 2022).

Cá khinh khí cầu nghỉ ngơi gần Florida Keys. Nguồn: OAR / Chương trình Nghiên cứu Biển Quốc gia (NURP); Đại học Maine

Ridgwell cho biết: “Vài triệu năm trước, không lâu sau khi sự sống của động vật trong đại dương bắt đầu, sự lưu thông của toàn bộ đại dương toàn cầu dường như bị ngừng lại một cách định kỳ,” Ridgwell nói. “Chúng tôi không mong đợi phát hiện ra rằng sự chuyển động của các lục địa có thể khiến nước bề mặt và oxy ngừng chìm, có thể ảnh hưởng đáng kể đến cách sự sống trên Trái đất tiến hóa.”

Cho đến nay, các mô hình được sử dụng để điều tra sự tiến hóa của oxy biển trong hơn 540 triệu năm qua là tương đối đơn giản và không tính đến sự lưu thông của đại dương. Trong các mô hình này, tình trạng thiếu oxy đại dương – thời điểm oxy trong đại dương biến mất – cho thấy nồng độ oxy trong khí quyển giảm.

Alexandre Paul, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nhà thiết kế mô hình cổ sinh vật học tại Đại học Bourgogne-Franch-Comté ở Pháp cho biết: “Các nhà khoa học trước đây cho rằng sự thay đổi nồng độ oxy trong đại dương hầu hết phản ánh những biến động tương tự trong khí quyển.

Dioramas của những con tàu hải cẩu từ thời Ediacaran cổ đại được trưng bày tại Viện Smithsonian. Tín dụng: Smithsonian

Lần đầu tiên, nghiên cứu này sử dụng một mô hình trong đó đại dương được biểu diễn theo ba chiều và các dòng chảy đại dương được tính toán. Theo kết quả nghiên cứu, sự phá vỡ lưu thông nước toàn cầu dẫn đến sự phân tách rõ rệt giữa nồng độ oxy ở độ sâu trên và dưới.

Sự tách biệt này có nghĩa là toàn bộ đáy biển, ngoại trừ những nơi nông gần bờ biển, đã hoàn toàn mất oxy trong hàng chục triệu năm, cho đến khoảng 440 triệu năm trước vào đầu kỷ Silur.

Ridgwell nói: “Sự sụp đổ hệ tuần hoàn là bản án tử hình đối với bất cứ thứ gì không thể bơi sát bề mặt và vẫn có oxy cung cấp sự sống trong khí quyển. Các sinh vật sâu bao gồm cá trông kỳ lạ, giun, động vật giáp xác khổng lồ, mực, bọt biển, v.v.

Bài báo không đề cập đến việc liệu Trái đất có mong đợi một sự kiện tương tự trong tương lai hay không. Trên thực tế, rất khó để nói khi nào một vụ tai nạn có thể xảy ra hoặc điều gì gây ra nó. Tuy nhiên, các mô hình khí hậu hiện tại khẳng định rằng sự nóng lên toàn cầu gia tăng sẽ làm suy giảm lưu thông đại dương, và một số mô hình dự đoán sự sụp đổ cuối cùng của nhánh hoàn lưu bắt đầu ở Bắc Đại Tây Dương.

Ridgwell nói: “Chúng ta sẽ cần một mô hình khí hậu có độ phân giải cao để dự đoán sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. “Tuy nhiên, chúng tôi lo ngại về lưu thông nước ở Bắc Đại Tây Dương ngày nay, và có bằng chứng cho thấy lưu lượng nước đến độ sâu đang giảm.”

Về lý thuyết, mùa hè ấm áp bất thường hoặc xói mòn vách đá có thể kích hoạt một loạt các quá trình ảnh hưởng đến sự sống như ngày nay, Ridgwell nói.

Ridgewell cho biết: “Bạn sẽ nghĩ rằng bề mặt đại dương, nơi bạn có thể lướt sóng hoặc chèo thuyền, là nơi diễn ra tất cả các hoạt động. .

“Đại dương cho phép sự sống phát triển, nhưng nó có thể lấy đi sự sống đó một lần nữa. Không có gì quy định điều đó khi các mảng lục địa tiếp tục di chuyển.”

Tham khảo: “Kiểm soát sự hình thành lục địa và ôxy hóa đại dương trong thời kỳ Aeons of Wildlife” của Alexander Ball, Andy Ridgewell, Richard J. Stocky, Christophe Tomazo, Andrew Kane, Emmanuel Finin, Christopher R. bản chất nóng nảy.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05018-z