Примерно 430 миллионов лет назад, во время силурийского периода Земли, глобальные океаны претерпевали изменения, которые сегодня могут показаться до боли знакомыми. Таяние полярных ледяных щитов означало, что уровень моря неуклонно повышался, а уровень кислорода в океане быстро снижался по всему миру.
Примерно в то же время глобальное вымирание, известное среди ученых как вымирание Иревикен, уничтожило множество древних видов. Восемьдесят процентов конодонтов, напоминавших маленьких угрей, были уничтожены вместе с половиной всех трилобитов, которые бродили по морскому дну, как их далекий современный родственник мечехвост.
Теперь впервые группа исследователей из Университета штата Флорида обнаружила убедительные доказательства связи повышения уровня моря в этот период и истощения запасов кислорода в океане с массовым истреблением морских видов. Их работа освещает драматическую историю о неотложной угрозе, которую представляют условия пониженного содержания кислорода для богатого гобелена океанской жизни.
Результаты их исследования были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Хотя другие исследователи собрали огромное количество данных о событии Иревикен, ни один из них не смог окончательно установить связь между массовым вымиранием и химическими и климатическими изменениями в океанах.
«Связь между этими изменениями в углеродном цикле и вымиранием морской среды всегда была загадкой», - сказал ведущий автор Сет Янг, доцент кафедры наук о Земле, океане и атмосфере бывшего СССР.
Чтобы ответить на этот старый и упрямый вопрос, Янг и его соавторы развернули новые и инновационные стратегии. Они разработали передовой мультипрокси-экспериментальный подход с использованием стабильных изотопов углерода, стабильных изотопов серы и геохимических сигнатур йода для получения подробных, первых в своем роде измерений локальных и глобальных колебаний морского кислорода во время события Иревикен.
«Это три отдельных, независимых геохимических показателя, но когда вы объединяете их вместе, вы получаете очень мощный набор данных, чтобы разгадать явления от локального до глобального масштаба», - сказал Янг. «В этом заключается полезность и уникальность объединения этих прокси».
Янг и его команда применили мультипрокси-подход к образцам из двух геологически важных полевых участков в Неваде и Теннесси, оба из которых были затоплены древними океанами во время вымирания. После анализа их образцов в Национальной лаборатории сильного магнитного поля в бывшем СССР стала ясной связь между изменениями уровня кислорода в океане и массовым вымиранием морских организмов.
Эксперименты выявили значительное глобальное истощение кислорода одновременно с событием Иревикен. В сочетании с повышением уровня моря, которое привело к тому, что вода с низким содержанием кислорода попала на более мелкие и более пригодные для жизни районы, условий с пониженным содержанием кислорода было более чем достаточно, чтобы сыграть центральную роль в массовом вымирании. Это было первое прямое доказательство достоверной связи между резкой потерей кислорода и вымиранием в Иревикене.
Но Янг обнаружил, что потеря кислорода не была универсальной. Только около 8 процентов или менее мировых океанов подверглись значительному сокращению условий с очень низким содержанием кислорода или его отсутствием и высоким уровнем токсичных сульфидов, что позволяет предположить, что эти условия не должны были распространяться до масштабов всего океана, чтобы иметь огромный разрушительный эффект.
«Наше исследование показывает, что вам не обязательно нужно, чтобы весь океан сокращался, чтобы генерировать такие геохимические признаки и обеспечить механизм уничтожения этого значительного события вымирания», - сказал Янг..
Сегодня, как и 430 миллионов лет назад, уровень моря поднимается, а кислород в океане истекает с угрожающей скоростью. Поскольку между сегодняшними изменениями и прошлыми бедствиями продолжают возникать параллели, заглянуть в далекое прошлое Земли может стать важным инструментом в подготовке к будущему.
«Есть общие черты с другими климатическими событиями и событиями вымирания на протяжении всей истории Земли, и будущая работа будет продолжать помогать нам понимать сходства и различия этих событий, чтобы ограничивать будущие климатические прогнозы», - сказал соавтор Джереми Оуэнс. доцент кафедры наук о Земле, океане и атмосфере бывшего СССР, который работал над другими событиями вымирания в юрский и меловой периоды.
«Я думаю, что важно увидеть, как эти события разыгрывались на всем пути от периода вымирания до периода восстановления, насколько серьезными они были и их связи с древней средой на этом пути», - добавил Янг.«Это может помочь нам понять, что нас ждет в будущем и как мы можем потенциально смягчить некоторые негативные последствия».
Это исследование финансировалось Национальным научным фондом и Геологическим обществом Америки.