Globala klimatförändringar, drivs av skyhöga nivåer av atmosfärisk koldioxid, suger syre från dagens hav i en alarmerande takt – så snabbt att forskarna inte är helt säkra på hur planeten kommer att reagera.

Deras enda ledtråd? Se till det förflutna.

I en studie som ska publiceras denna vecka i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , forskare från Florida State University gjorde just det - och vad de fann ger en stark lättnad över de katastrofala effekterna ett syrefattigt hav kan ha på livet i havet.

Miljontals år sedan, forskare upptäckte, kraftfulla vulkaner pumpade jordens atmosfär full av koldioxid, att tömma haven på syre och driva på en massutrotning av marina organismer.

"Vi vill förstå hur vulkanism, som kan relateras till modern antropogen koldioxidutsläpp, manifesterar sig i havets kemi och utrotningshändelser, " sade studiens medförfattare Jeremy Owens, en biträdande professor vid FSU:s Department of Earth, Havet och atmosfärisk vetenskap. "Kan detta vara en föregångare till vad vi ser idag med syreförlust i våra hav? Kommer vi att uppleva något så katastrofalt som denna massutrotningshändelse?"

För denna studie, ett internationellt team av forskare satte sig för att bättre förstå dagens syreberövade hav genom att undersöka Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE), ett intervall av global oceanisk deoxygenering som kännetecknas av en massutrotning av marina organismer som inträffade under den tidiga juraperioden.

"Vi ville rekonstruera havets syrenivåer i tidiga jura för att bättre förstå massutrotningen och T-OAE, sade Theodore Them, en postdoktor vid FSU som lett studien. "Vi brukade tänka på havstemperatur och försurning som en en-två-stämpel, men på senare tid har vi lärt oss den här tredje variabeln, syreförändring, är lika viktigt."

Genom att analysera talliumisotopsammansättningen av gamla bergarter från Nordamerika och Europa, teamet fann att havets syre började tömmas långt före det definierade tidsintervallet som traditionellt tillskrivs T-OAE.

Den första deoxygeneringen, forskare säger, fälldes ut av massiva episoder av vulkanisk aktivitet – en process som inte är helt olik de industriella utsläppen av koldioxid som vi är bekanta med idag.

"Under de senaste 50 åren, vi har sett att en betydande mängd syre har förlorats från våra moderna hav, " sa de. "Medan tidsskalorna är olika, Tidigare vulkanism och koldioxidökningar kan mycket väl vara en analog för nuvarande händelser."

När atmosfären är fylld av koldioxid, globala temperaturer stiger, utlöser en kaskad av hydrologiska, biologiska och kemiska händelser som konspirerar för att understryka oceanerna av syre.

Forskare har funnit bevis för att flera hundra tusen år före T-OAE, vulkaner översvämmade jordens atmosfär med koldioxid, hjälpa till att sätta igång händelseförloppet som i slutändan skulle resultera i syrebortfall i havet och omfattande utrotning av marint liv.

Medan forskare länge har anat ett samband mellan vulkanism, förlust av syre och massutrotning, denna studie ger de första avgörande uppgifterna.

"Som en gemenskap, vi har föreslagit att sediment som avsatts under T-OAE var tecken på omfattande syreförlust i haven, men vi har aldrig haft uppgifterna förrän nu, " sa de.

Förhistoriska exempel på koldioxidflod och kvävande syrebrist i havet ger en lektion i hur jordens system reagerar på ett varierande klimat.

Denna analys av T-OAE, och uppkomsten av deoxygenering som föregick den, är en annan i en rad rapporter som förebådar en dyster framtid för hav med minskande syrenivåer.

"Det är oerhört viktigt att studera dessa tidigare händelser, " Sade de. "Det verkar som om oavsett vilken händelse vi observerar i jordens historia, när vi ser koldioxidkoncentrationerna öka snabbt, resultatet tenderar att vara väldigt lika:en stor händelse eller massutrotning. Detta är ytterligare en situation där vi otvetydigt kan koppla utbredd syrebrist i havet till en massutrotning."

Åtgärder kan fortfarande vidtas för att bromsa syreförlusten i de moderna haven. Till exempel, Att bevara viktiga våtmarker och flodmynningar – tillsammans med andra miljöer som absorberar och lagrar stora mängder koldioxid – kan bidra till att dämpa effekterna av skadliga industriella utsläpp.

Men skulle våra havs syrehalt fortsätta att minska i nuvarande takt, framtida marina organismer kan vara dömda till samma öde som drabbade deras förfäder från Jura.

"Om du är en syreförbrukande organism, du vill inte se stora förändringar i marina syrenivåer, "De sa. "Antingen anpassar du dig eller dör ut."