В течение десятилетий ученые проводили исследования, посвященные пяти основным массовым вымираниям, сформировавшим мир, в котором мы живем. Вымирания датируются более чем 450 миллионами лет назад, начиная с позднеордовикского массового вымирания и заканчивая самым смертоносным вымиранием, поздним Пермское вымирание 250 миллионов лет назад, уничтожившее более 90 процентов видов.
За прошедшие годы ученые выяснили основные причины массовых вымираний, среди которых массовые извержения вулканов, глобальное потепление, столкновения с астероидами и кислые океаны как вероятные виновники. Другие факторы, которые обязательно сыграют свою роль, включают извержения метана и морские бескислородные явления, когда океаны теряют поддерживающий жизнь кислород.
События, вызвавшие массовое вымирание морских животных и растений в позднем ордовике или LOME, до сих пор в значительной степени оставались загадкой. Ордовик был динамическим временным интервалом в истории Земли, когда было зафиксировано значительное увеличение морского биологического разнообразия и климатический переход от оранжереи к леднику. Исследователи полагают, что этот период похолодания, кульминацией которого стало первое фанерозойское оледенение, привел к позднеордовикскому массовому вымиранию.
Теперь команда исследователей, включая Майю Элрик из Университета Нью-Мексико, бывшего студента магистратуры Элрика Рика Бартлетта, ныне получающего докторскую степень в Университете штата Луизиана, Джеймса Уили из Университета Бирмингема (Англия) и Университета Андре Дерошерс из Оттавы расшифровали геохимические данные, оставленные в морских известняковых отложениях, которые предполагают, что это вымирание было вызвано периодом глобального похолодания, которое привело к глобальному морскому бескислородному событию.
Исследование «Внезапная аноксия глобального океана в период позднего ордовика - раннего силура, обнаруженная с помощью изотопов урана морских карбонатов», было опубликовано сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Частично он был поддержан за счет трехлетнего гранта Национального научного фонда в размере 680 000 долларов.
«Это вымирание является первым из «большой пятерки» вымираний, поразивших Землю, и наши исследования показывают, что оно совпало с внезапным развитием широко распространенной аноксии океана, которая длилась не менее 1 миллиона лет», - сказал Элрик..
Работая с международной командой, Элрик и ее команда отправились на остров Антикости на морском пути Святого Лаврентия в Квебеке, Канада, где они собрали образцы известняковых пород. Возвращенные образцы были проанализированы на изотопы урана с использованием масс-спектрометра, находящегося в Департаменте наук о Земле и планетах UNM. Результаты исследования показывают, что внезапная и широко распространенная морская аноксия произошла в то же время, когда вымерло 85 процентов морских обитателей.
«Эти результаты предоставили первое свидетельство внезапной глобальной аноксии океана, инициирующей и продолжающейся в условиях пика и убывания ледников», - сказал Элрик. «Мы предполагаем, что аноксия была вызвана глобальным похолоданием, которое реорганизовало крупномасштабную циркуляцию океана и привело к снижению глубоководной оксигенации и усилению потоков питательных веществ, что вызвало цветение фитопланктона и расширило области с низкой концентрацией кислорода. Эти результаты также обеспечивают первое свидетельство широко распространенной аноксии океана, возникающей и продолжающейся в ледниковых условиях».
Исследование Элрика и Бартлетта является первым исследованием такого типа, в котором используются геохимические прокси (изотопы урана), которые объединяют всю концентрацию кислорода в океане. Результаты согласуются с тем, что ранее говорили другие ученые, хотя более ранние исследования оценивали только локальные концентрации кислорода, а не глобальные интегрированные концентрации. Кроме того, Элрик и ее команда моделируют глобальные концентрации кислорода в океане, чтобы оценить, какая часть морского дна стала бескислородной во время вымирания в позднем ордовике.
Команда сравнила условия 450 миллионов лет назад с сегодняшними и определила, что во время массового вымирания в позднем ордовике произошло примерно 15-процентное увеличение бескислородного морского дна. В современном океане менее половины процента морского дна является бескислородным (в основном Черное море), поэтому 15-процентное увеличение аноксии морского дна является весьма значительным.
Остров Антикости - лучшая в мире естественная лаборатория для изучения окаменелостей и осадочных отложений, датируемых первым массовым вымиранием почти 445 миллионов лет назад. В настоящее время остров ожидает признания в программе Всемирного наследия ЮНЕСКО из-за его исключительного геологии и палеонтологии», - сказал Андре Дерошерс из Оттавского университета.
Элрик также изучает три других массовых вымирания из «большой пятерки», используя изотопы урана в качестве показателя оксигенации.
«До сих пор у каждого из них была широко распространенная аноксия, связанная с ними, поэтому мы обнаружили, что низкая концентрация кислорода в морской воде является главной причиной смерти», - сказал Элрик
Эти результаты для прошлых массовых вымираний «большой пятерки» имеют значение для современного вымирания, которое наша планета в настоящее время переживает.
«Сегодня мы нагреваем и закисляем океаны, а более теплые океаны содержат все меньше и меньше кислорода. Некоторые морские организмы могут выдерживать жару и кислотность, но не отсутствие кислорода», - сказал Элрик. «Все это происходит сегодня, и результаты исследования позднего ордовика указывают на потенциальную серьезность морской аноксии как движущей силы многих прошлых и текущих событий биологического вымирания».