Geokemisk och biologisk forskning ger akademiker ett fönster till jordens historia, så att de kan sammanföra händelser som inträffade innan rekord började. Mycket av vår förståelse av tidigare klimatförändringar är baserad på geologi, i synnerhet studien av sedimentära bergarter som deponerats i haven.

Papperet som först kände igen och definierade Oceanic Anoxic Events (OAEs), skriven av Oxford -professorn Hugh Jenkyns och en amerikansk kollega, anses vara ett viktigt bidrag till den geologiska historien, som ledde till många studier om effekterna av syrehungar i haven.

Upptäckten av organiskt rika sediment, beskrivs ofta som svarta skiffer, vid många djuphavsborrplatser under början av 1970-talet, ledde till ett större erkännande av klimatförändringarnas havspåverkan. Med vissa mellanrum under juratiden, enorma anfall av vulkanisk aktivitet utlöste ökade koncentrationer av atmosfärisk koldioxid. Detta orsakade då en knock-on växthuseffekt, höja havsytan och minska syrehalten i stora delar av havet.

Samtidigt, haven gynnades av ökade näringsnivåer, och som ett resultat blommade marina alger och bakterier. När de dog, dessa organismer bevarades i sediment som bildades på havsbotten och med tiden förvandlades till källor för olja. Det är dessa fenomen som illustrerar orsakerna och effekterna av OAE.

Ny forskning, publicerad i Naturgeovetenskap , har för första gången undersökt effekterna av denna typ av sedimentavlagring i sjöar. Studien visar att sjömiljöer reagerade på ett liknande sätt som klimatförändringar, utveckla samma anoxiska förhållanden som i haven.

Under ledning av forskarstuderande Weimu Xu inom geovetenskap, verket ger insikt om hur miljöfaktorer har påverkat sjöbildningen genom tiderna. Weimu och teamet studerade sediment från en av de största sjöarna i jordens historia - dubbelt så stor som Englands och tre gånger storleken på Lake Superior - den största sjön (i yta) i världen idag. Denna forntida sjö bildades snabbt i Sichuanbassängen, Kina, som ett resultat av Toarcian (Early Jurassic) klimatförändringar, för cirka 183 miljoner år sedan.

Weimu pratade med Science Blog om studiens nyckelfynd och vad de kan berätta om klimatförändringar idag.

Vad är det viktigaste fyndet som du skulle vilja att människor skulle ta från den här studien?

De extrema effekterna av tidigare klimatförändringar är inte uteslutande begränsade till hav. Genom att datera sjöns sediment till den tidiga jura (toarkiska) perioden, vi kunde visa att stora sjöar bildades och påverkades på samma sätt som hav under en OAE.

När klimatet värmdes, kontinenterna upplevde ökad nederbörd, skapa sjöreservoarer, som i huvudsak fungerade som mini-oceaner. Sjöorganismer blev fler, drar ner massiva mängder koldioxid från atmosfären, som så småningom deponerades i sediment. Över tid, dessa sediment blev källor för olja.

Sjömiljöer representerar sina egna unika utmaningar. Har du stött på något specifikt?

Den största utmaningen för oss var att fastställa åldern för sedimenten som finns i Sichaun -bassängen, och bevisar att de var av liknande ålder som de som bildades i haven under Toarcian OAE. Den rikedom av organiskt material som finns i marina miljöer gör det ganska enkelt att dejta en händelse, genom att basera den på en fossils geologiska ålder. Men sjöar har inte sådana fossiler, vilket gör det mycket svårare att bestämma åldern på de sediment som finns.

En studie av denna karaktär innebär en enorm mängd arbete. Hur lyckades du med ett så omfattande företag?

Lyckligtvis arbetade jag med ett fantastiskt team. Detta arbete leddes av mig själv, meddesignad av M. Ruhl, H.C. Jenkyns och S.P. Hesselbo och involverade totalt 11 personer. Projektet är ett bra exempel på samarbetsforskning.

Vi använde tre olika metoder, vilket skulle vara omöjligt för någon forskare att behärska. Kollegor från University of Durham tillämpade radioisotopdatering för att fastställa åldern på sedimenten och kollegor från British Geological Survey studerade pollen, sporer och alger bevarade i sedimenten. Till sist, för att ge oss ännu mer detaljer för att stödja sedimentens ålder, tillsammans med kollegor från University of Bristol och på Shell Global Solutions International B.V., vi applicerade stabil kol-isotop för att analysera sedimenten, växt- och algerester. Dessa varierande tekniker visade övertygande att sedimenten hittade, hade bildats samtidigt som Toarcian OAE.

Vi hade turen att kunna samarbeta med experter inom dessa tre områden, och naturligtvis vår industriella partner Shell.

Hur lång tid tog forskningen att genomföra?

Studien pågick från den första provtagningsresan i november 2013 till slutförandet av detta manuskript i september 2016. Vi var också tvungna att ta tid i tid för att få tillstånd att publicera resultaten, från oljebolagen som tillhandahåller uppgifterna.

Finns det några långsiktiga effekter kopplade till dina resultat?

Det finns bestämda kopplingar mellan den klimatiska händelse som identifierats i Toarcian och dagens globala uppvärmning. En bättre förståelse av tidigare klimatsystem kan hjälpa till att förutsäga miljö- och ekologiska förändringar i en framtida växthusvärld. Medan sjön vi studerade existerade under den tidiga juraperioden, det finns sjöar idag i Afrikanska och British Columbia till exempel, som har påverkats av den globala uppvärmningen. De blir mer och mer anoxiska och en del tappar fiskebestånd som ett resultat. Folk fixerar sig till värme, men anoxi går hand i hand med värme.

Det finns en viss ironi i att förhållandena som skapade olje- och gasfyndigheter för miljontals år sedan återskapas mycket snabbare genom förbränning av dessa fossila bränslen.

Hur skulle du vilja se detta arbete användas i framtiden?

Vår studie kopplar direkt sjöbildning och sedimentavsättning till Toarcian OAE. Genom att studera andra sjösediment som fanns på den tiden, forskare kan fastställa om de också länkar till denna händelse. För en bättre förståelse av stora klimatförändringar i andra intervall i jordens historia, människor kan också titta och se om det fanns andra stora sjöreservoarer som agerade på samma sätt.

Det skulle också vara användbart att förstå effekten, inte bara av kolavlagring, men kolbegravning, under tider av stora klimatförändringar, och hur det påverkade kolbildningen. Detta är något jag är mycket angelägen om att fokusera på nästa.