İklim değişikliği kitlesel bir yok oluşu tetikler mi?

Jeremy D. Owens, Theodore R. Them II *

İster karada ister suda yaşasın, tüm hayvanlar nefes almak için oksijene muhtaçtır. Ne var ki, günümüzde dünya okyanusları yükselen sıcaklıkların ve değişen okyanus akıntılarının birleşik etkisi nedeniyle oksijen yitiriyor. Her iki etken de insan eliyle tetiklenen iklim değişikliğinden kaynaklanıyor.

Bu süreç, denizlerdeki besin zincirlerini bozma potansiyeli taşıyor. Geniş hipoksik (yani düşük oksijenli) alanların ölümcül olabileceğini zaten biliyoruz. Hipoksinin hem boyut hem de süre bazında genişlemesi halinde, dünya tarihinde daha önce de meydana geldiği biçimde, deniz yaşamının büyük oranda yok olmasına yol açmak mümkün görünüyor.

Geleceğe dair potansiyel iklim senaryolarında oluşacak doğal tepkiyi anlamanın bir yolu olarak, okyanus oksijenlenmesindeki doğal ve eski değişimleri ve biyolojik etkileri araştırıyoruz. Yakın dönemde gerçekleştirilen bir çalışmada, milyonlarca yıl önce meydana gelen büyük bir volkanik olay ile okyanus oksijen seviyelerindeki değişimler arasındaki bağlantıları gözden geçirdik. Günümüzün insan faaliyetlerine benzer biçimde, bu olay da atmosfere büyük miktarda karbondioksit ve diğer sera gazlarını salmıştı.

Bu dönemin dünya okyanuslarında bir milyon yılı aşkın bir süre devam eden büyük oksijen kayıplarını tetiklediğini gördük. Yaptığımız araştırma, deniz suyu içeriğinin, sera gazı salımının yol açtığı yükselen sıcaklıklar ve iklimle bağlantılı diğer geri beslemelerden büyük ölçüde etkilendiğine ilişkin çoğalan kanıtlara katkı sağlıyor.

OKYANUSLARIMIZ BOĞULUYOR MU?

Bilim insanları, insan faaliyetlerinin -özellikle fosil yakıtların yakılması, ormansızlaşma ve tarımsal faaliyetler nedeniyle- atmosfere benzeri görülmemiş oranlarda karbondioksit ve metan salımı yaptığımız noktasında büyük oranda hemfikirler. İklim değişikliğinin etkileri hakkında son birkaç on yıldır gerçekleştirilen araştırmalar, özellikle küresel ısınma, deniz seviyelerinin yükselmesi ve okyanusların asitleşmesi üzerine odaklanıyordu. Şimdiyse okyanuslardaki oksijeni kaybı meselesi dikkatimizi çekmeye başladı.

Son beş yıl içerisinde, dünyadaki okyanuslar çözünmüş oksijen birikimlerinin yüzde 2’sinden fazlasını yitirdi. Birçok bölgede besin kirliliği gibi yerel etkenler sorunu daha da kötü bir hale getiriyor. ABD sularında, Meksika Körfezi, Büyük Göller bölgesi ve Pasifik kıyıları boyunca düzenli biçimde geniş hipoksik bölgeler oluşuyor. Dünya genelindeki diğer kıyı suları da benzer biçimde etkileniyor.

Hipoksi, balıkçılığa büyük zararlar verebilir. Örneğin, 2002 yılında Filipinler’de görülen toplu balık ölümleri, doğrudan doğruya suda azalan oksijen düzeyiyle bağlantılıydı. Benzer bir olay, 2011 yılında hipoksik koşulların birkaç gün boyunca Kaliforniya’daki Redondo Plajı’nda yaşayan yerel balık nüfusunu azalttığında gerçekleşti. Sonuç itibariyle, bu tür olayların insanlar üzerinde önemli etkileri olur; zira dünya nüfusunun yüzde 40’ı okyanuslara yaklaşık 100 kilometre mesafede yaşıyor. Milyonlarca insan balığa besin, gelir veya her iki nedenle birden bağımlı durumda.

ESKİ OKSİJEN KAYBI VE YOK OLUŞLAR BAĞLANTILIYDI

Geçmişteki volkanik püskürmeler, muhtemelen modern dönemde insan faaliyetlerinden ortaya çıkan sera gazı salımına yönelik elimizdeki tek eski örneklerdir. Bu olayların okyanusları nasıl etkilediğini anlamak için, volkanlar, denizlerdeki oksijen düzeyleri ve kitlesel yok oluş olayları ile karbondioksit salımı arasındaki bağlantıyı yapısında barındıran eski deniz kayaçlarını inceledik.

Erken Jurasik dönem** sırasında, 183 milyon yıl önce meydana gelen buna benzer bir olay, ‘Toarsiyen dönem Okyanus Oksijen Kaybı Olayı’ diye adlandırılıyor. En büyük okyanuslarda meydana gelen olay, büyük volkan faaliyetleri ve dünya tarihindeki yedinci en büyük kitlesel yok oluşla anılıyor. Ortaya çıkan volkanik hareketler günümüzün tüm volkanlarından çok daha büyüktü ve atmosfere büyük miktarlarda sera gazı salarak gezegen ısısını büyük ölçüde yükseltmişti.

Bu olay esnasında okyanuslarda yaşanan oksijen kayıplarının zamanlamasını ve miktarını belirlemek amacıyla yeni ve alışılmamış bir araç -talyum izotopları yöntemi- kullandık. Talyum, okyanus tabanındaki manganez topları da dahil olmak üzere çeşitli cevherlerin barındırdığı yumuşak ve gümüş renkli bir metaldir. İzotoplar, aynı elementin farklı sayıda nötron barındırdıkları için çok küçük de olsa kütle farklılıklarına sahip olan atomlarıdır.

Genelde oksijen içeren tepkimeler aracılığıyla okyanuslarda çok sayıda farklı mineral oluşur. Diğer yandan, günümüz okyanuslarında deniz suyundaki serbest oksijen miktarı sabit değil ve zaman içerisinde değişmiştir. Okyanuslarda oksijenin bol bulunduğu dönemlerde, manganez oksitleri okyanus tabanına çökelir ve talyum -özellikle de daha ağır olan izotopları- bunlara yapışır. Antik deniz tortularını inceleyerek ve talyumun izotopik değerindeki değişimleri gözden geçirerek, okyanus oksijeninde artmakta olan kaybı izleyebileceğimizi öngördük.

Kanada-Alberta’da bulunmuş bir ammonit fosili. Bu ammonit, ‘Toarsiyen dönem Okyanus Oksijen Kaybı Olayı’ ve onunla bağlantılı deniz nüfusundaki kitlesel yok oluşun sonunda evrimleşmişti ve araştırmamızda kayaların yaşını belirlememize yardımcı oldu. Fotoğraf: Benjamin Gill, CC BY-ND

Bunu gerçekleştirmek için, o zaman dilimine ait ve iki farklı antik okyanusu örnekleyen Kanada ve Almanya’daki belirli koyu renkli tortul kayaçları topladık. Sonrasında her bir kaya tabakasını sıvı hale getirecek biçimde çözdük ve her bir örnekteki talyumu izole ederek saflaştırdık.

Bu olay sırasında talyum izotoplarının iki aşamada değiştiğini gözlemledik. Günümüzün 183.8 milyon yıl öncesinden 183.1 milyon yıl öncesine dek süren birinci aşamada, yani büyük volkanik faaliyetlerin başlangıcında, okyanuslar daha az oksijenli bir hale dönüştü. Ardından, okyanuslar, 183.1 milyon yıl önceden 182.6 milyon yıl önceye dek olan ve en yoğun volkan faaliyetleri evresine denk gelen dönemde daha fazla oksijen yitirdiler. Çalışmamız, ilk defa küresel okyanusun volkan hareketlerinin başlamasıyla tutarlı olarak oksijen kaybettiğini ortaya çıkardı. Burada önemli olan, bunun ‘Pliensbahyen-Toarsiyen Kitlesel Yok Oluş Olayı’ adıyla bilinen bir yok oluş döneminin başlangıcında gerçekleşmesiydi. Farklı bir şekilde söylersek, fosil kayıtlarındaki yok oluşun ilk işaretleri okyanuslarda meydana gelen oksijen kaybıyla örtüşüyor.

Artık, düşük oksijenli deniz koşullarıyla bağlantılı bu durumun bir milyon yılı aşkın bir süre ve iki yok oluş dalgası boyunca devam ettiğini düşünüyoruz. Oksijen yitiminin ikinci aşaması daha genişlemiş ve bu nedenle daha büyük bir tükenişe yol açmıştı. Atmosfer, bugünkü gibi hayatı desteklemek için yeterli oksijen barındırsa da bu olay meydana geldi. Dahası, düşük oksijenli koşulların (mevcudiyetini koruma) süresi, 94 milyon yıl önce biyolojik sonuçlara yol açan farklı bir olayı andırıyordu.

BİR KÜRESEL ISINMA EŞİĞİ Mİ?

Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli, iklim değişikliğinin çevre ve ekosistem üzerindeki baskısını en alt düzeylerde sınırlamak üzere bir an önce harekete geçilmesi çağrısında bulunulan "1,5°C Küresel Isınmaya Dair Özel Rapor" adlı bir belge yayınladı. Bilim insanları, bunun, küresel ortalama sıcaklıkların endüstri öncesi seviyelerin üzerinde 1,5 santigrat dereceden fazla yükselmesini önlemek anlamına geldiğini büyük ölçüde kabul ediyorlar.

Raporda, sıcaklıkların 1,5°C yerine 2°C artması durumunda, okyanuslarda büyük oranda daha fazla oksijen kaybının yaşanabileceğinin altı çiziliyor. Bu, tükeniş kayıtlarındaki eski oksijen kayıplarının etkilerini incelemeyi sürdürmeyi önemli kılıyor; bu sayede bilim insanları geleceğe ilişkin iklim senaryolarında daha isabetli tahminlerde bulunabilirler. Okyanuslardaki oksijen kaybından en yüksek seviyede etkilenecek bölgeleri tanımlamak ve gezegenimizin ısınmaya devam etmesi halinde meydana gelecek çevresel etkileri sınırlamak da oldukça önemlidir.

*Jeremy D. Owens, Florida Eyalet Üniversitesi’nde Dünya, Okyanus ve Atmosfer Bilimi bölümünde Yardımcı Doçent’tir.

Theodore R. Them II, Charleston Koleji’nde Yardımcı Doçent’tir.

**Erken Jurasik Dönem, günümüzden yaklaşık 227 ilâ 180 milyon yıl önce dünyaya dinozorların hâkim olduğu dönemdir.

Yazının aslı The Conversation sitesinde yayınlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)