Oceaniske anoksiske hændelser (OAE) — definition, årsager og geologisk betydning
Læs om oceaniske anoksiske hændelser (OAE): definition, årsager, spor i sort skifer, rolle i masseudryddelser og geologisk betydning for jordens historie.
Anoxiske hændelser (AE) opstår, når havene bliver så iltfattige, at der næsten ikke findes ilt (O2) i vandmassen under overfladen. Begrebet bruges ofte om langvarige, vidt udbredte tilstande i havene og omtales også som "oceaniske anoksiske hændelser" eller som "deep ocean anoxic events".
Der er dokumentation for flere store anoxiske hændelser i Jordens fortid, især i mezozoikum (f.eks. flere store hændelser i Jura og Kridt) og i andet geologisk materiale. Den geologiske dokumentation findes blandt andet i organisk rige sedimenter — den såkaldte sorte skifer) — hvor fraværet af ilt har bevaret store mængder organisk kulstof. Euxinia (anoxic forhold kombineret med fravær af frit svovl og tilstedeværelse af H2S) har kun i sjældne, ekstreme tilfælde ført til store biotiske kriser; denne idé understøttes især af beviser knyttet til masseudryddelsen i slutningen af Perm-perioden.
Årsager og mekanismer
- Øget næringsstof-tilførsel: Vulkanisme, forvitring af kontinenter eller øget næringsstoftilførsel (f.eks. fosfor) kan stimulere primærproduktionen i overfladen, hvilket øger mængden af organisk materiale, som synker til bunds og forbruger ilt ved nedbrydning.
- Stagnation af havcirkulation: Ændringer i havstrømme eller stærk lagdeling (varmere overfladevand og koldere bundvand) kan forhindre oxygenholdigt overfladevand i at blandes ned i dybderne, så bundområder bliver iltfattige.
- Global opvarmning: Når havet varmes op, falder dets evne til at opløse ilt, samtidig med at temperaturopløftet kan forstærke lagdeling og reducere ventilation af dybhavet.
- Større organisk produktion og begravet kulstof: Kombinationen af øget biomasseproduktion og bevarelse af organisk stof i sedimentet kan føre til langvarige oxygenmangelfulde forhold.
- Vulkanudbrud og CO2-emission: Større vulkanske episoder kan øge drivhuseffekten og ændre havets kemi og cirkulation, hvilket bidrager til anoksi.
Geologisk betydning
- Sort skifer og organisk kulstofbevarelse: Under anoksiske forhold nedbrydes organisk materiale langsommere, hvilket fremmer dannelsen af organisk rige sedimenter (sort skifer) — vigtige reservoir- og kildebjergarter for kulbrinter.
- Isotop- og kemiske spor: OAE efterlader karakteristiske kemiske signaturer i sedimenterne, fx udsving i kulstofisotoper (δ13C), forhøjede koncentrationer af redox-sensitive sporelementer (Mo, U, V) og særlige biomarkører, som bruges til korrelation og datering.
- Masseudryddelser og økologiske ændringer: I nogle tilfælde er der sammenfald mellem OAE og lokale eller globale biodiversitetstab; i andre tilfælde medfører anoksi primært ændringer i bundlevende økosystemer og fordeling af arter.
- Biostratigrafi og chemostratigrafi: Da anoxiske lag ofte er udbredte og distinkte, anvender geologer dem som markeringslag i stratigrafiske korrelationer.
- Varighed: Typisk varer individuelle anoksiske hændelser geologisk set op til nogle hundrede tusinde år — ofte mindre end en halv million år — før normale forhold genoprettes.
Hvordan opdager og tolker man OAE i stenene?
- Analyse af organisk indhold og kerogen-type i sedimenter.
- Måling af isotoper (f.eks. δ13C, δ34S) som viser store kemiske skift.
- Bestemmelse af redox-sensitive sporelementer (Mo, U, V) og jernsulfid (pyrit) samt jern-speciation for at vurdere iltforhold under aflejring.
- Biomarkører (organiske molekyler fra fotosyntetiske bakterier) kan indikere euxiniske forhold med fototrofe svovlbakterier.
Nutidige ”døde zoner” og læring fra fortiden
Der findes i dag flere områder, hvor lokale anoxiske forhold optræder—ofte fremkaldt af menneskeskabte næringsstofudledninger og naturlige begrænsninger i vandudskiftning. Eksempler er døde zoner i og ved:
- USA's østkyst og Chesapeake-bugten,
- det skandinaviske Kattegat,
- Sortehavet,
- det nordlige Adriaterhav,
- og ud for Louisianas kyst.
Disse moderne eksempler er virksomheder i lille skala sammenlignet med de globale OAE i fortiden, men de viser, hvordan ændringer i næringsstofkredsløb og havcirkulation kan føre til alvorlige konsekvenser for havets økosystemer. Studier af fortidens OAE hjælper os med at forstå risici ved nutidens klima- og havkemiændringer og med at forudsige, hvordan havene kan reagere på fremtidig opvarmning og øget næringsstofbelastning.
Et muligt scenarie
Det vides ikke med sikkerhed, hvad årsagerne var til AE'erne. Et muligt forløb er:
- Det globale varme klima har ført til en enorm vækst af biomasse.
- Store nedbørsmængder svæver organisk materiale ned i havene.
- Den dybe vandcirkulation mellem polerne og ækvator stoppede.
- Havets ilt bliver brugt op og erstattes ikke hurtigt nok.
- Giftig svovlbrinte samler sig i havene.
- Havene bliver fjendtlige over for de fleste former for liv
- Resultat: masseudryddelser i havene med følgevirkninger for alle dyr, der lever af havdyr.
Dette er endnu ikke en veletableret videnskab. Det er en spekulation af forskere med interesse for palæoøkologi og klimaændringer. Faktum er imidlertid, at disse anoxiske hændelser fandt sted og havde årsager, som måske stadig er i funktion i dag.
Historiske eksempler
Jurassic
- Toarcian begivenhed for 183 millioner år siden (mya)
Nedre kridttid
- Aptian: uddøen i midten af Aptian, 116/7 mya.
Øvre kridttid
- Begivenhed ved grænsen mellem det cenomaniske og turoniske område: aflejring af sort skifer i havbassiner. 91,5 (±8,6) mya.
Kainozoisk
- Palæocæn-Eocæn termisk maksimum (PETM), 55,8 mya.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en anoxisk hændelse?
A: En anoxisk hændelse er en hændelse, hvor dele af havet får et lavt iltindhold (O2) under overfladeniveauet, eller hvor al ilten er forsvundet.
Sp: Hvad er de forskellige navne, der gives til anoxiske hændelser?
Svar: Anoxiske hændelser kan kaldes oceaniske anoxiske hændelser eller dybhavsanoxiske hændelser.
Spørgsmål: Har der for nylig fundet større anoxiske hændelser sted?
Svar: Der er ikke forekommet større anoxiske hændelser for nylig; de er sket i fortiden.
Sp: Hvilke beviser for anoxiske hændelser kan ses i de geologiske optegnelser?
Svar: Beviserne for anoxiske hændelser i de geologiske optegnelser er organisk-rige sedimenter (sort skifer), som viser, at de fandt sted i fortiden.
Spørgsmål: Har anoxiske hændelser forårsaget masseudryddelser?
Svar: Anoxiske hændelser kan have forårsaget masseudryddelser.
Spørgsmål: Hvor længe varer anoxiske hændelser i havene typisk?
Svar: Oceaniske anoxiske hændelser varer typisk mindre end en halv million år, før der sker en fuldstændig genopretning.
Sp: Hvilke eksempler på steder på jorden viser træk af anoxiske hændelser på lokalt plan?
A: Nogle eksempler på steder på jorden, der viser træk af anoxiske hændelser på et lokalt niveau, er "døde zoner" ud for USA's østkyst i Chesapeake Bay, i det skandinaviske Kattegat, Sortehavet, i det nordlige Adriaterhav og ud for Louisianas kyst.
Søge