En tidigare förbisedd faktor – kontinenternas position – hjälper till att fylla jordens hav med livsuppehållande syre. Kontinental rörelse kan i slutändan få motsatt effekt och döda de flesta djuphavsvarelser.

"Kontinentaldriften verkar så långsam, som om inget drastiskt skulle kunna komma från den, men när havet är förberedd kan till och med en till synes liten händelse utlösa det marina livets utbredda död", säger Andy Ridgwell, UC Riverside-geolog och medförfattare till en ny studie om krafter som påverkar oceaniskt syre.

Vattnet vid havets yta blir kallare och tätare när det närmar sig nord- eller sydpolen och sjunker sedan. När vattnet sjunker transporterar det syre som dras från jordens atmosfär ner till havsbotten.

Så småningom leder ett returflöde näringsämnen som frigörs från nedsjunket organiskt material tillbaka till havets yta, där det gynnar tillväxten av plankton. Både den oavbrutna tillförseln av syre till lägre djup och organiskt material som produceras vid ytan stödjer en otrolig mångfald av fiskar och andra djur i dagens hav.

Nya rön ledda av forskare baserade vid UC Riverside har funnit att denna cirkulation av syre och näringsämnen kan sluta ganska plötsligt. Med hjälp av komplexa datormodeller undersökte forskarna om kontinentalplattornas placering påverkar hur havet flyttar runt syre. Till deras förvåning gör det det.

Detta fynd, som publiceras idag, beskrivs i tidskriften Nature .

"För många miljoner år sedan, inte så långt efter att djurlivet i havet började, verkade hela den globala havscirkulationen periodvis stängas av", sa Ridgwell. "Vi förväntade oss inte att finna att kontinenternas rörelser kunde få ytvatten och syre att sluta sjunka, och möjligen dramatiskt påverka hur livet utvecklades på jorden."

Fram till nu var modeller som använts för att studera utvecklingen av marint syre under de senaste 540 miljoner åren relativt enkla och har inte tagit hänsyn till havscirkulationen. I dessa modeller innebar havsanoxi - tillfällen då oceaniskt syre försvann - en minskning av syrekoncentrationerna i atmosfären.

"Forskare antog tidigare att förändrade syrenivåer i havet mestadels återspeglade liknande fluktuationer i atmosfären", säger Alexandre Pohl, första författare till studien och tidigare UCR paleoklimatmodellerare, nu vid Université Bourgogne Franche-Comté i Frankrike.

Denna studie använde för första gången en modell där havet representerades i tre dimensioner och där havsströmmar redovisades. Resultaten visar att kollaps i den globala vattencirkulationen leder till en stark separation mellan syrenivåer i övre och nedre djupet.

Den separationen innebar att hela havsbotten, förutom grunda platser nära kusten, helt förlorade syre under många tiotals miljoner år, tills för cirka 440 miljoner år sedan i början av silurperioden.

"Cirkulationskollaps skulle ha varit en dödsdom för allt som inte kunde simma närmare ytan och det livgivande syret som fortfarande finns i atmosfären", sa Ridgwell. Djupets varelser inkluderar bisarra fiskar, gigantiska maskar och kräftdjur, bläckfisk, svampar och mer.

Tidningen tar inte upp om eller när jorden kan förvänta sig en liknande händelse i framtiden, och det är svårt att identifiera när en kollaps kan inträffa eller vad som utlöser den. Befintliga klimatmodeller bekräftar dock att ökande global uppvärmning kommer att försvaga havscirkulationen, och vissa modeller förutspår en eventuell kollaps av den cirkulationsgren som börjar i Nordatlanten.

"Vi skulle behöva en klimatmodell med högre upplösning för att förutsäga en massutrotningshändelse," sa Ridgwell. "Som sagt, vi har redan idag oro för vattencirkulationen i Nordatlanten, och det finns bevis på att vattenflödet till djupet minskar."

I teorin sa Ridgwell att en ovanligt varm sommar eller erosion av en klippa kan utlösa en kaskad av processer som gör livet omvändt som det ser ut idag.

"Du skulle kunna tro att havets yta, den bit du kan surfa eller segla på, är där all action finns. Men undertill arbetar havet outtröttligt och ger livsviktigt syre till djur i det mörka djupet," sa Ridgwell .

"Havet låter livet blomstra, men det kan ta bort det livet igen. Ingenting utesluter det eftersom kontinentalplattorna fortsätter att röra sig." + Utforska vidare

Att avslöja hemligheterna bakom jordens första stora massutrotning