Галапагосские острова являются домом для огромного разнообразия растений и животных, которых нет больше нигде в мире. Но почему это так и когда все началось, остается открытым вопросом.
Теперь у ученых может быть как минимум еще одна часть головоломки. Согласно новому исследованию, опубликованному сегодня в Earth and Planetary Science Letters, геологическая формация одной конкретной части архипелага - части, ответственной за огромное биоразнообразие, - сформировалась примерно 1,6 миллиона лет назад..
Ведущий автор исследования - сотрудник CIRES Крис Карнаускас, который, можно сказать, любит эти острова. Он тщательно изучил их, написав шесть рецензируемых научных статей со словом «Галапагосские острова» в названии. Но один вопрос не давал ему покоя: когда Галапагосские острова стали Галапагосскими?
«Я поспрашивал и не смог получить прямого ответа», - говорит Карнаускас, который также является доцентом кафедры атмосферных и океанических наук Университета Колорадо в Боулдере. «Мои друзья-геологи говорили, что это было где-то от полумиллиона до двадцати миллионов лет назад, в зависимости от того, о какой особенности мы говорим».
Возраст одного конкретного острова или даже целой цепи был не совсем тем, что искал Карнаускас. «На самом деле меня интересовало не то, когда самый первый остров прорвался на поверхность, а то, когда возникла эта экосистема», - говорит он. Он хотел указать на геологическое событие или момент, который превратил Галапагосские острова из очередного набора обычных океанических островов в одно из самых биологически разнообразных мест в мире.«Это не обычный способ задавать вопросы в геологии, и он не подходит для обычного набора инструментов».
Начнем с основ. Галапагосские острова расположены на тектонической плите Наска, у берегов Южной Америки. Плита медленно перемещается с запада на восток (около 4 см в год) и проходит над горячей точкой, точкой, в которой магма из ядра Земли проходит через кору, образуя вулканические острова. Самому старому из Галапагосских островов, ныне разрушенному эрозией и больше не надводному, миллионы лет; самый молодой остров, дальше на запад, в настоящее время находится на вершине горячей точки.
Карнаускас и его коллеги выдвинули гипотезу, что критическое событие, вызвавшее биологический взрыв на Галапагосских островах, произошло, когда Экваториальное подводное течение (EUC) начало сталкиваться с архипелагом. EUC - это течение, которое из-за законов физики - формы Земли и способа ее вращения - практически прилипает к экватору. Но что происходит, когда что-то мешает?
«Вот что произошло с Галапагосскими островами», - говорит Карнаускас. В какой-то момент достаточно большой остров (или, возможно, их группа) поднялся достаточно высоко от морского дна, чтобы заблокировать течение. Сегодня эту роль выполняет остров Изабела. «Это чистая случайность географии, что остров Исабела такой большой и стоит прямо на экваторе, прямо там, где EUC пытается пройти. Этого достаточно, чтобы вытолкнуть холодную, богатую питательными веществами воду на поверхность, где она может питать морские продуктивность. Мы можем легко увидеть это сегодня из космоса; вода очень холодная и продуктивная к западу от Галапагосских островов вдоль берегов Исабелы. Неудивительно, что вы найдете там всех пингвинов, прыгающих в воду."
Выяснение того, когда именно Галапагосские острова заблокировали EUC, потребовало помощи некоторых представителей палеоокеанографического сообщества. Карнаускас и его коллеги использовали ранее собранные данные из кернов отложений - глубоких проб морского дна - которые были извлечены из пробоотборных участков вблизи Галапагосских островов и Южной Америки. Файлы данных, хранящиеся в Национальном центре экологической информации NOAA в Боулдере, содержат информацию об изменениях температуры поверхности моря за миллионы лет.
И вот, примерно 1,6 миллиона лет назад они увидели сдвиги в химическом составе ископаемых жуков в отложениях, что свидетельствует о значительном изменении этих температур. Холодная вода, которая когда-то поднималась вверх у берегов Южной Америки, вместо этого внезапно стала подниматься вдоль западных берегов Галапагосских островов. Карнаускасу и его соавторам это показалось знакомым; они знали из своих собственных модельных экспериментов, проведенных за последнее десятилетие, что это был отпечаток пальца Галапагосских островов, блокирующих EUC. Соавтор Эрик Миттельштадт, доцент кафедры геологических наук Университета Айдахо, затем разработал новую компьютерную модель геологической эволюции архипелага; объединив эту модель с моделью циркуляции океана Карнаускаса, команда смогла независимо подтвердить время.
В тот момент времени (конечно, с точки зрения геологии) экосистема Галапагосских островов изменилась навсегда. Поскольку EUC больше не мог двигаться прямо к материку, часть его устремилась вверх, неся с собой эти холодные, богатые питательными веществами воды на поверхность и создавая условия, в которых рыбы, растения и пингвины, которые теперь называют цепью островов, дом может процветать.
«Обычно мы используем известные геологические ограничения, чтобы помочь объяснить прошлые изменения в окружающей среде, такие как циркуляция океана», - говорит Карнаускас. «В этом случае мы перевернули проблему с ног на голову, объединили модели, которые обычно не объединяются, и обнаружили новое ограничение, позволяющее собрать воедино более широкую картину эволюции островов и самих островов с течением времени. точка данных не только для геологии, но также для экологии и биогеографии - где и когда распространяется жизнь."