St Andrews’n yliopiston ja tunnettujen saksalaisten tutkimuskeskusten johtama uusi tutkimus auttaa vastaamaan yhteen geotieteiden kysytyimpiin kysymyksiin: mikä tarkalleen aiheutti maapallon suurimman joukkosukupuuton?
Noin 252 miljoonaa vuotta sitten, kauan ennen dinosaurusten ilmaantumista, permikauden ja triaskauden rajalla tapahtui maapallon tunnetuista joukkosukupuutoksista suurin. Yli 95 prosenttia merilajeista kuoli sukupuuttoon, ja elämä permikautisissa merissä, jotka olivat aikoinaan kukoistava ja monipuolinen ekosysteemi, hävisi vain kymmenissä tuhansissa vuosissa, geologisessa silmänräpäyksessä. Tätä kutsutaan nykyään ”suureksi kuolemaksi”, ajanjaksoksi, jolloin elämä maapallolla ei ole koskaan ollut näin lähellä sukupuuttoon kuolemista.
Tutkijat ovat pitkään kiistelleet sukupuuttoon kuolemisen syitä koskevista teorioista, jotka vaihtelevat bolidien iskuista ja kaasuhydraattien liukenemisesta tulivuoriin, jotka ovat voineet aiheuttaa ilmasto- ja ympäristömuutoksia, jotka tekivät maapallosta elämälle niin epäsuotuisan.
Nyt uusi tutkimus, jota johti kansainvälinen tutkijaryhmä GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kielistä yhteistyössä Potsdamin Helmholtz-keskuksen GFZ:n saksalaisen geotieteiden tutkimuskeskuksen ja St Andrewsin yliopiston maan- ja ympäristötieteiden laitoksen kanssa, mukaan lukien italialaiset ja kanadalaiset yliopistot, ja Nature Geoscience -lehdessä (maanantaina 19. lokakuuta) julkaistu tutkimus antaa ensimmäistä kertaa vakuuttavan kuvan sukupuuttoon kuolemisen taustalla olevasta mekanismista ja seurauksista ja vastaa vihdoinkin tärkeimpiin kysymyksiin: mikä tarkalleen ottaen aiheutti maapallon suurimman joukkosukupuuton ja miten näin tappavan laajuinen tapahtuma saattoi kehittyä?
Tutkijaryhmä, jota johti nykyisin St Andrewsin yliopistossa toimiva tohtori Hana Jurikova, käytti uudenlaista analyysimenetelmää alkuaineiden boorin ja hiilen eri isotooppien analysoimiseksi ja haki muinaisen valtameren pH:n fossiilisista brachiopodakuorista. Vaikka myös lukuisat brachiopodalajit kuolivat sukupuuttoon suuren sukupuuttoon kuolemisen aikana, ryhmä löysi brachiopodakuoria kriittiseltä ajanjaksolta, joka tarjosi tilannekuvan sukupuuton nopeasta alkamisesta. Meriveden pH on kriittinen indikaattori, joka ei ainoastaan rekisteröi valtamerten happamuutta, joka vaihtelee imeytyneen hiilidioksidin (CO2) määrän mukaan, vaan yhdessä hiilen isotooppirajoitusten kanssa se antoi ryhmälle myös mahdollisuuden määrittää muutokset ilmakehän CO2:n määrässä ja lähteissä sukupuuttoon kuolemisen aikaan.
Ryhmä pystyi määrittämään, että permikriaskauden kriisin laukaisijana oli suuri CO2-pulssi ilmakehään, joka oli peräisin massiivisesta tulvabasalttiprovinssista, joka oli seurausta jättiläismäisestä tulivuorenpurkauksesta nykyisessä Siperiassa. Analyysit osoittivat, että tulivuorenpurkaukset vapauttivat ilmakehään yli 100 000 miljardia tonnia hiiltä, mikä laukaisi sukupuuton alkamisen. Tämä on yli 40-kertainen määrä kaikkeen nykyisissä fossiilisten polttoaineiden varannoissa olevaan hiileen verrattuna, mukaan lukien teollisen vallankumouksen jälkeen jo poltettu hiili.
Tutkijaryhmä käytti innovatiivista mallinnusta rekonstruoidakseen näin suuren hiilidioksidipäästön vaikutuksen globaaleihin biogeokemiallisiin kiertokulkuihin ja meriympäristöön. Tulokset osoittivat, että aluksi hiilidioksidihäiriö johti äärimmäiseen lämpenemiseen ja meren happamoitumiseen, joka oli tappavaa monille eliöille, erityisesti niille, jotka rakensivat kalsiumkarbonaattikuoria ja luurankoja. Kasvihuoneilmiö johti kuitenkin uusiin dramaattisiin muutoksiin kemiallisessa kulumisnopeudessa maalla ja ravinteiden syötössä ja kiertokulussa valtameressä, mikä johti valtamerten laajaan hapettomuuteen ja luultavasti myös sulfidimyrkytykseen, joka tappoi jäljelle jääneet eliöryhmät.
Permin ja triaskauden välinen joukkosukupuutto oli siis ympäristön elintärkeiden globaalien kiertokulkujen kaskadimainen romahdus, jonka syynä oli ilmakehän valtava, usean vuosituhannen ajan jatkunut hiilidioksidin lisäys. Äärimmäiset muutokset ja useat stressitekijät – korkeat lämpötilat, happamoituminen, happikato, sulfidimyrkytys – yhdessä tuhosivat suuren määrän erilaisia meren eliöitä, mikä selittää sukupuuton vakavuuden.
Johtava tutkija, tohtori Jurikova sanoi: ”Tutkimuksemme tarjoaa ensimmäisen tarkan rekonstruktion hiililähteestä ja sen myötä kriisin laukaisijasta sekä paljastaa sitä seuranneen prosessiketjun, joka johti maapallon suurimpaan joukkosukupuutokseen.”
”Kesti useista sadoista tuhansista miljooniin vuosiin, ennen kuin ekosysteemi toipui katastrofista, joka muutti elämän evoluution kulkua Maapallolla perusteellisesti.”
Kuvatekstejä
Ykköskuva: Tuliperäinen maisema, joka ulottuu laajoille alueille nykyistä Siperiaa, todiste muinaisesta purkauksesta, joka melkein lopetti elämän maapallolla.
Kuva kaksi: Kuvitus, joka kuvaa permikauden ja triaskauden välisen joukkosukupuuton alkamista Jurikovan ym. tutkimustulosten (2020) perusteella. Valtamerten happamoituminen ja meren eliöstön katoaminen pintamerestä, joka johtuu Siperian ansoista vapautuneesta suuresta vulkaanisesta hiilidioksidipäästöstä. Kuvittanut Dawid Adam Iurino (PaleoFactory, Sapienza University of Rome) Jurikova et al (2020).
Kirjoitus ”Permian Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations” on julkaistu Nature Geoscience -lehdessä, ja se on luettavissa verkossa.
Varmistaudu siitä, että artikkelin DOI (doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4) sisällytetään kaikkiin verkkojuttuihin ja sosiaalisen median viesteihin ja että Nature Geoscience mainitaan lähteenä.
Tämä hanke oli kansainvälinen yhteistyöhanke, jota rahoitti Euroopan unionin Horisontti 2020 -ohjelman tutkimus- ja innovaatio-ohjelma, ”BASE-LiNE Earth” Innovative Training Network (ITN) (sopimusnumero 643084).
Julkaisijana St Andrewsin yliopiston viestintätoimisto.
Research