Кислород стал глотком свежего воздуха для изучения эволюции Земли около 400 с лишним миллионов лет назад.
Группа исследователей, в том числе преподаватель и научный сотрудник Вашингтонского университета в Сент-Луисе, обнаружила, что уровень кислорода, по-видимому, увеличивается примерно в то же время, что и трехкратное увеличение биоразнообразия в ордовикский период. между 445 и 485 миллионами лет назад, согласно исследованию, опубликованному 20 ноября в Nature Geoscience.
«Это насыщение кислородом поддерживается двумя подходами, которые в основном независимы друг от друга, используя разные наборы геохимических данных и предсказывая, что такое же количество кислорода произошло примерно в то же время, что и диверсификация», - сказал Коул Эдвардс, главный исследователь исследования, проведенного, когда он был постдокторантом в лаборатории под руководством старшего автора статьи Дэвида Файка, доцента наук о Земле и планетах в искусстве и науках. Другими авторами являются Мэтью Зальцман из Университета штата Огайо и Дана Ройер из Уэслианского университета в Коннектикуте.
«Мы установили еще одну связь между биоразнообразием и уровнем кислорода, но на этот раз во время ордовика, когда около 455 миллионов лет назад был достигнут уровень кислорода, близкий к современному», - сказал Эдвардс, доцент кафедры геологических наук и наук об окружающей среде в Аппалачском университете. в Буне, Северная Каролина. «Следует подчеркнуть, что это, вероятно, была не единственная причина диверсификации в то время. позволить разнообразить животный мир на миллионы лет».
Этот взрыв разнообразия, признанный Великим ордовикским событием биоразнообразия, привел к появлению разнообразной морской жизни, огромным изменениям в семействах и типах видов, а также к изменениям на Земле, начиная со дна океана. этажей. Столкновения с астероидами были одними из многих нарушений, которые изучались как причины такого взрыва изменений. Эдвардс, Файк и другие хотели продолжить исследование связи между уровнями кислорода в атмосфере океана и уровнями разнообразия животных в глубоком прошлом.
Оценка таких уровней кислорода особенно сложна: нет никакого способа напрямую измерить состав древних атмосфер или океанов. Машины времени существуют только в художественной литературе.
Используя геохимические прокси, данные с высоким разрешением и химические сигнатуры, сохранившиеся в карбонатных породах, образовавшихся из морской воды, исследователи смогли определить увеличение содержания кислорода в периоды среднего и позднего ордовика, причем быстрое повышение. Они ссылаются на почти 80-процентное увеличение уровня кислорода, когда кислород составлял около 14 процентов атмосферы во время дарривильского этапа (средний ордовик, 460-465 миллионов лет назад) и увеличился до 24 процентов атмосферы к середине катиан. (поздний ордовик 450-455 млн лет назад).
«Это исследование предполагает, что уровень кислорода в атмосфере не достиг и не поддерживался на современном уровне в течение миллионов лет после кембрийского взрыва, который традиционно считается временем, когда атмосфера океана была насыщена кислородом», - сказал Эдвардс. «В этом исследовании мы показываем, что насыщение кислородом атмосферы и мелководья океана заняло миллионы лет, и только когда мелководные моря стали постепенно насыщаться кислородом, могли произойти основные импульсы диверсификации».
Химические сигнатуры, которые служили прокси для растворенного неорганического углерода, включали данные из геологических условий, начиная от Большого бассейна на западе Соединенных Штатов, до севера и востока США, Канады и ее Приморья, а также Аргентины в Южное полушарие и Эстония в Восточном полушарии. Невада, Юта, Оклахома, Миссури (Нью-Лондон к северу и шоссе MM к югу от Сент-Луиса), Айова, Огайо, Западная Вирджиния и Пенсильвания были среди точек данных по США. С.
Исследователи пришли к выводу, что остается неясным, оказало ли повышенное насыщение кислородом прямое влияние на жизнь животных или даже имело ли оно пассивный эффект, скажем, за счет расширения богатого кислородом экопространства. Поэтому трудно решить, послужили ли температура, повышенная оксигенация или что-то еще движущей силой биоразнообразия. Но результаты показали, что пики кислорода, безусловно, происходили во времена самых больших изменений.
«Кислород и жизнь животных всегда были связаны, но основное внимание уделялось тому, как появились животные», - сказал Зальцман, профессор и директор школы наук о Земле в штате Огайо. «Наша работа предполагает, что кислород, возможно, был столь же важен для понимания того, как животные стали такими разнообразными и многочисленными».