ومن المحتمل أن تكون التغييرات مدفوعة بارتفاع مستويات سطح البحر ولديها بعض أوجه التشابه المخيفة مع الظروف التي نراها اليوم.

ودرس الباحثون عينات من الصخر الزيتي الأسود من تشكيل باكن (Bakken)، وهي منطقة تبلغ مساحتها 200000 ميل مربع (518000 كيلومتر مربع) تم وضعها جزئيا خلال أواخر العصر الديفوني والتي تشمل أجزاء من داكوتا الشمالية وكندا وهي واحدة من أكبر الرواسب المتجاورة للغاز الطبيعي و النفط في الولايات المتحدة.

ووجد الفريق دليلا على أن الأرض شهدت فترات من استنفاد الأكسجين وتوسع كبريتيد الهيدروجين، ما ساهم على الأرجح في أحداث الانقراض الكاسحة التي دمرت الأرض خلال العصر الديفوني (419.2 و358.9 مليون سنة مضت)، أو "عصر الأسماك".

ويتكون كبريتيد الهيدروجين عندما تتحلل الطحالب في قاع المحيط. عملية التحلل تستنزف أيضا منطقة الأكسجين.

وقال المعد المشارك في الدراسة آلان جاي كوفمان، الجيولوجي بجامعة ماريلاند: "كانت هناك انقراضات جماعية أخرى من المحتمل أن تكون ناجمة عن تمدد كبريتيد الهيدروجين من قبل، ولكن لم يدرس أحد على الإطلاق تأثيرات آلية القتل هذه بشكل شامل خلال هذه الفترة الحرجة من تاريخ الأرض".

وخلال العصر الديفوني، تم تحديد ملامح الحياة البحرية. تنوعت الأسماك الخالية من الفك، والمعروفة باسم placoderms، على نطاق واسع في جميع أنحاء المحيطات التي طوقت القارات العملاقة Gondwana وEuramerica. وكانت المحيطات مليئة أيضا بثلاثيات الفصوص والأمونيت المبكرة، وكانت الشعاب المرجانية واسعة النطاق تحيط بالقارات. وعلى اليابسة، شهدت الأرض غاباتها الأولى من السراخس والأشجار المبكرة. وبحلول منتصف العصر الديفوني، زحف أول رباعي الأرجل Tiktaalik roseae من سطح البحر.

ومع ذلك، شهدت الفترة الديفونية أيضا بعضا من أهم حالات الانقراض في تاريخ الأرض، بما في ذلك أحد أحداث "الانقراض الجماعي" الخمس الشائنة التي أدت إلى تطور النباتات والحيوانات التي نعرفها اليوم. واختفت الأدمة الجلدية وثلاثية الفصوص والأمونيا المبكرة، في حين تكاثرت أسماك القرش والأشعة الغضروفية الشبيهة بالأسماك.

ولتحسين الانقراضات الديفونية، قام فريق البحث بتحليل أكثر من 100 عينة أساسية تم حفرها من رواسب الصخر الزيتي الأسود في تشكيل باكن. وتراكمت هذه الرواسب الغنية بالمواد العضوية قرب نهاية العصر الديفوني، مسجلة البيئة في تركيبتها الكيميائية.

ووجد الفريق دليلاً على "أحداث نقص الأكسجين"، حيث استنفدت المياه تماماً من الأكسجين، حسبما أفادوا في الدراسة، التي نُشرت في 8 مارس في مجلة Nature.

وقال كوفمان في البيان إن هذه الانخفاضات الحادة "من المحتمل أن تكون مرتبطة بسلسلة من الارتفاعات السريعة في مستوى سطح البحر" بسبب ذوبان الصفائح الجليدية للقطب الجنوبي خلال الفترة السيلورية السابقة (443.8 مليون إلى 419 مليون سنة مضت).

وفي الوقت نفسه، حولت النباتات الأرض الصخرية إلى تربة، والتي من شأنها أن تطلق المغذيات لتتدفق إلى تلك المحيطات المرتفعة. وكان من الممكن أن يؤدي تدفق المغذيات إلى المحيطات إلى تكاثر الطحالب الضخمة، التي نفقت، وتتحلل، مع امتصاص الأكسجين. وعندما تتحلل، أطلقت الطحالب الميتة كبريتيد الهيدروجين، ما أدى إلى زيادة مستويات المادة الكيميائية السامة.

وكانت البحار المستنفدة للأكسجين أكثر من اللازم للحياة البحرية في العصر الديفوني. ويقدر الباحثون أن 75٪ من الحياة انقرضت بنهاية العصر الديفوني.

وكتب معدو الدراسة أن الانقراض الجماعي الديفوني هو تحذير اليوم. وتظهر المناطق الميتة المستنفدة للأكسجين في المحيطات كل عام، في أماكن مثل خليج المكسيك وبحر البلطيق. والاستخدام المكثف للأسمدة، بالإضافة إلى جريان مياه الصرف الصحي، يعزز مستويات المغذيات في المحيط ويشجع على تكاثر الطحالب الضخمة. وقال كوفمان في البيان إنه مع ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية وارتفاع مستوى سطح البحر، لن تقوم المحيطات بتوزيع الأكسجين أيضا.

ويمكن أن تساعد حالات الانقراض الجماعي السابقة العلماء على فهم عواقب أفعالنا اليوم. وعلى الرغم من أن أسباب ارتفاع مستوى سطح البحر وتدفق المغذيات في العصر الديفوني تختلف عن اليوم، إلا أنها قد تؤدي إلى نفس النتيجة - خسارة هائلة في الأرواح في محيطات كوكبنا، كما يقول الباحثون.