Nowe badania prowadzone przez Uniwersytet w St Andrews i renomowane niemieckie ośrodki badawcze pomagają odpowiedzieć na jedno z najczęściej zadawanych pytań w naukach geologicznych: co dokładnie spowodowało największe masowe wymieranie na Ziemi?
W przybliżeniu 252 miliony lat temu, na długo przed pojawieniem się dinozaurów, na granicy permu i triasu, nastąpiło największe ze znanych masowych wymierań na Ziemi. Wraz z wyginięciem ponad 95% gatunków morskich, życie w permskich morzach, niegdyś kwitnący i zróżnicowany ekosystem, zostało wymazane w ciągu zaledwie kilkudziesięciu tysięcy lat, w geologicznym mgnieniu oka. Jest to obecnie określane jako „Wielkie Umieranie”, okres, w którym życie na Ziemi nigdy nie było tak blisko wyginięcia.
Naukowcy od dawna debatowali nad teoriami przyczyn wymierania, począwszy od uderzenia bolidu i rozpuszczenia hydratów gazowych po wulkany, które mogły spowodować zmiany klimatyczne i środowiskowe czyniące Ziemię tak niegościnną dla życia.
Teraz nowe badania, prowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców z GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel we współpracy z Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences i School of Earth and Environmental Sciences na University of St Andrews, opublikowane w Nature Geoscience (poniedziałek, 19 października) po raz pierwszy dostarczają rozstrzygającego obrazu mechanizmu i konsekwencji wymierania oraz ostatecznie odpowiadają na kluczowe pytania – co dokładnie spowodowało największe masowe wymieranie na Ziemi i jak mogło dojść do wydarzenia o tak śmiercionośnej skali?
Zespół badaczy pod kierownictwem dr Hany Jurikovej, obecnie pracującej na Uniwersytecie St Andrews, wykorzystał nowatorskie podejście analityczne różnych izotopów pierwiastków boru i węgla, pobierając pH starożytnego oceanu z kopalnych muszli ramienionogów. Chociaż liczne gatunki ramienionogów również wyginęły podczas Wielkiego Wymierania, zespół znalazł muszle ramienionogów w krytycznym przedziale czasowym, co dało obraz gwałtownego początku wymierania. pH wody morskiej jest krytycznym wskaźnikiem, który nie tylko rejestruje kwasowość oceanu, która zmienia się w zależności od ilości zaabsorbowanego dwutlenku węgla (CO2), ale wraz z ograniczeniami izotopu węgla pozwoliło zespołowi określić zmiany w ilości i źródłach atmosferycznego CO2 w czasie wymierania.
Zespół był w stanie ustalić, że wyzwalaczem kryzysu permsko-triasowego był duży impuls CO2 do atmosfery pochodzący z masywnej prowincji bazaltu powodziowego, wynik gigantycznej erupcji wulkanicznej w dzisiejszej Syberii. Analizy wykazały, że wulkanizmy uwolniły do atmosfery ponad 100 000 miliardów ton węgla, co zapoczątkowało początek wymierania. Jest to ponad 40 razy więcej niż ilość całego węgla dostępnego we współczesnych rezerwach paliw kopalnych, w tym węgla już spalonego od czasu rewolucji przemysłowej.
Zespół badawczy wykorzystał innowacyjne modelowanie, aby zrekonstruować wpływ tak dużego uwolnienia CO2 na globalne cykle biogeochemiczne i środowisko morskie. Wyniki pokazały, że początkowo perturbacje CO2 doprowadziły do ekstremalnego ocieplenia i zakwaszenia oceanu, które było zabójcze dla wielu organizmów, zwłaszcza tych budujących węglanowe skorupy i szkielety z wapnia. Efekt cieplarniany, jednak doprowadził do dalszych dramatycznych zmian w chemicznych wskaźników wietrzenia na lądzie i wejścia składników odżywczych i cyklu w oceanie, które spowodowały ogromne odtlenienie i prawdopodobnie również zatrucie siarczkiem oceanów, zabijając pozostałe grupy organizmów.
Wymieranie masowe permsko-triasowe było zatem kaskadowym upadkiem istotnych globalnych cykli podtrzymujących środowisko napędzane ogromnym wielomilenijnym wstrzykiwaniem węgla do atmosfery. Ekstremalne zmiany i liczne stresory – wysokie temperatury, zakwaszenie, utrata tlenu, zatrucie siarczkiem – połączyły się w celu wymazania dużej różnorodności organizmów morskich, wyjaśniając dotkliwość wymierania.
Główny badacz dr Jurikova powiedział: „Nasze badania zapewniają pierwszą precyzyjną rekonstrukcję źródła węgla, a wraz z nim wyzwalacza kryzysu, jak również odsłaniają późniejszy łańcuch procesów, które doprowadziły do największego masowego wymierania na Ziemi.
„Potrzeba było kilkuset tysięcy do milionów lat, aby ekosystem odzyskał siły po katastrofie, która głęboko zmieniła bieg ewolucji życia na Ziemi.”
Podpisy do zdjęć
Zdjęcie pierwsze: Wulkaniczny krajobraz rozciągający się na rozległych obszarach dzisiejszej Syberii, świadectwo starożytnej erupcji, która niemal zakończyła życie na Ziemi.
Zdjęcie drugie: Ilustracja przedstawiająca początek permsko-triasowego masowego wymierania na podstawie ustaleń Jurikovej i wsp. (2020). Zakwaszenie oceanu i ginące życie morskie w oceanie powierzchniowym spowodowane dużym uwolnieniem wulkanicznego CO2 z Pułapki Syberyjskiej. Ilustracja autorstwa Dawida Adama Iurino (PaleoFactory, Sapienza University of Rome) dla Jurikova et al (2020).
Praca „Permian Triassic mass extinction pulses driven by major marine carbon cycle perturbations” została opublikowana w czasopiśmie Nature Geoscience i jest dostępna online.
Proszę upewnić się, że DOI pracy (doi.org/10.1038/s41561-020-00646-4) we wszystkich artykułach online i postach w mediach społecznościowych oraz aby Nature Geoscience zostało podane jako źródło.
Ten projekt był międzynarodową współpracą finansowaną przez program Unii Europejskiej „Horyzont 2020” w zakresie badań i innowacji, „BASE-LiNE Earth” Innovative Training Network (ITN) (umowa nr 643084).
Issued by the University of St Andrews Communications Office.
Research