Πριν από περίπου 390 εκατομμύρια χρόνια, στον αρχαίο ωκεανό, τα θαλάσσια ζώα άρχισαν να αποικίζουν βάθη που προηγουμένως δεν ήταν κατοικημένα. Νέα έρευνα δείχνει ότι αυτή η υποβρύχια μετανάστευση συνέβη ως απάντηση σε μια μόνιμη αύξηση του οξυγόνου στα βαθιά νερά του ωκεανού, η οποία οφειλόταν στην υπέργεια εξάπλωση ξυλωδών φυτών - προδρόμων των πρώτων δασών της Γης.
Η αύξηση του οξυγόνου
Αυτή η αύξηση του οξυγόνου συνέπεσε με μια περίοδο αξιοσημείωτης διαφοροποίησης μεταξύ των ψαριών με σαγόνια - των προγόνων των περισσότερων σπονδυλωτών που ζουν σήμερα. Το εύρημα υποδηλώνει ότι η οξυγόνωση μπορεί να έχει διαμορφώσει εξελικτικά πρότυπα μεταξύ των προϊστορικών ειδών.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Είναι γνωστό ότι το οξυγόνο είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εξέλιξη των ζώων, αλλά ο βαθμός στον οποίο είναι η επαρκής συνθήκη που μπορεί να εξηγήσει τις τάσεις στη διαφοροποίηση των ζώων είναι δύσκολο να προσδιοριστεί», δήλωσε ο συν-επικεφαλής συγγραφέας Michael Kipp, επίκουρος καθηγητής Γεωεπιστημών και Κλιματολογίας στη Σχολή Περιβάλλοντος Nicholas του Πανεπιστημίου Duke. «Αυτή η μελέτη δίνει μια ισχυρή ψήφο στο ότι το οξυγόνο υπαγόρευσε το χρονοδιάγραμμα της πρώιμης εξέλιξης των ζώων, τουλάχιστον για την εμφάνιση των σπονδυλωτών με σαγόνια σε ενδιαιτήματα βαθέων ωκεανών».
Μια ανατροπή στα ως τώρα δεδομένα
Για ένα διάστημα, οι ερευνητές πίστευαν ότι η οξυγόνωση των βαθέων ωκεανών συνέβαινε μία φορά στην αρχή της Παλαιοζωικής Εποχής, πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, πιο πρόσφατες μελέτες έχουν υποδείξει ότι η οξυγόνωση συνέβαινε σε φάσεις, με τα παράκτια νερά να γίνονται πρώτα βιώσιμα για τους οργανισμούς που αναπνέουν, ακολουθούμενα από βαθύτερα περιβάλλοντα.
Ο Kipp και οι συνεργάτες του επικεντρώθηκαν στο χρονισμό αυτών των φάσεων μελετώντας ιζηματογενή πετρώματα που σχηματίστηκαν κάτω από βαθιά θαλασσινά νερά. Συγκεκριμένα, ανέλυσαν τα πετρώματα για σελήνιο, ένα στοιχείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί εάν υπήρχε οξυγόνο σε επίπεδα που συντηρούσαν τη ζωή στις αρχαίες θάλασσες.
Ο εντοπισμός σεληνίου
Στο θαλάσσιο περιβάλλον, το σελήνιο εμφανίζεται σε διαφορετικές μορφές που ονομάζονται ισότοπα και ποικίλλουν κατά βάρος. Όπου τα επίπεδα οξυγόνου είναι αρκετά υψηλά για να υποστηρίξουν τη ζωή των ζώων, η αναλογία των βαρέων προς τα ελαφρά ισοτόπων σεληνίου ποικίλλει σημαντικά. Αλλά σε επίπεδα οξυγόνου που είναι απαγορευτικά για την πλειονότητα των ζωικών όντων, αυτή η αναλογία είναι σχετικά συνεπής. Προσδιορίζοντας την αναλογία των ισοτόπων σεληνίου στα θαλάσσια ιζήματα, οι ερευνητές μπορούν να συμπεράνουν εάν τα επίπεδα οξυγόνου ήταν επαρκή για να υποστηρίξουν τα ζώα που αναπνέουν υποβρυχίως.
Δουλεύοντας με ερευνητικά αποθετήρια σε όλο τον κόσμο, η ομάδα συγκέντρωσε 97 δείγματα πετρωμάτων που χρονολογούνται από 252 έως 541 εκατομμύρια χρόνια πριν. Τα πετρώματα είχαν ανασκαφεί από περιοχές σε πέντε ηπείρους που, εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν, βρίσκονταν κατά μήκος των εξόχως απόκεντρων ηπειρωτικών υφαλοκρηπίδων - τις άκρες των ηπείρων καθώς προεξέχουν κάτω από το νερό, λίγο πριν δώσουν τη θέση τους σε απότομες πτώσεις.
Η μελέτη των πετρωμάτων
Μετά από μια σειρά βημάτων που περιελάμβαναν την κονιορτοποίηση των πετρωμάτων, τη διάλυση της προκύπτουσας σκόνης και τον καθαρισμό του σεληνίου, η ομάδα ανέλυσε την αναλογία των ισοτόπων σεληνίου που εμφανίστηκαν σε κάθε δείγμα.
Τα δεδομένα τους έδειξαν ότι δύο γεγονότα οξυγόνωσης συνέβησαν στα βαθύτερα νερά των εξωτερικών ηπειρωτικών υφαλοκρηπίδων: ένα παροδικό επεισόδιο περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια πριν, κατά τη διάρκεια μιας Παλαιοζωικής περιόδου γνωστής ως Κάμβρια, και ένα επεισόδιο που ξεκίνησε 393-382 εκατομμύρια χρόνια πριν, κατά τη διάρκεια ενός διαστήματος που ονομάζεται Μέση Δεβόνια, η οποία συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Κατά τη διάρκεια των χιλιετιών που μεσολάβησαν, το οξυγόνο έπεσε σε επίπεδα αφιλόξενα για τα περισσότερα ζώα.
«Τα δεδομένα για το σελήνιο μας λένε ότι το δεύτερο συμβάν οξυγόνωσης ήταν μόνιμο. Ξεκίνησε στη Μέση Δεβόνια και παρέμεινε στα νεότερα δείγματα πετρωμάτων μας», δήλωσε η συν-επικεφαλής συγγραφέας Kunmanee "Mac" Bubphamanee, υποψήφια διδάκτορας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον.
Αυτό το συμβάν συνέπεσε με πολυάριθμες αλλαγές στην ωκεάνια εξέλιξη και τα οικοσυστήματα - αυτό που ορισμένοι ερευνητές αποκαλούν «θαλάσσια επανάσταση του μέσου Παλαιοζωικού». Καθώς το οξυγόνο έγινε μόνιμο χαρακτηριστικό σε βαθύτερα περιβάλλοντα, τα ψάρια με γναθοστώματα, που ονομάζονται γναθοστώματα, και άλλα ζώα άρχισαν να εισβάλλουν και να διαφοροποιούνται σε τέτοια ενδιαιτήματα, σύμφωνα με το αρχείο απολιθωμάτων. Τα ζώα επίσης μεγάλωσαν, ίσως επειδή το οξυγόνο υποστήριξε την ανάπτυξή τους.
Το συμβάν οξυγόνωσης της Μέσης Δεβόνιας επικαλύφθηκε επίσης με την εξάπλωση φυτών με σκληρούς μίσχους ξύλου.
«Η σκέψη μας είναι ότι καθώς αυτά τα ξυλώδη φυτά αυξάνονταν σε αριθμό, απελευθέρωναν περισσότερο οξυγόνο στον αέρα, γεγονός που οδήγησε σε περισσότερο οξυγόνο σε βαθύτερα ωκεάνια περιβάλλοντα», δήλωσε ο Kipp, ο οποίος ξεκίνησε αυτή την έρευνα ως διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον.
Η αιτία του πρώτου, προσωρινού συμβάντος οξυγόνωσης κατά τη διάρκεια της Κάμβριας περιόδου είναι πιο αινιγματική.
«Αυτό που φαίνεται σαφές είναι ότι η πτώση του οξυγόνου μετά από αυτόν τον αρχικό παλμό εμπόδισε την εξάπλωση και τη διαφοροποίηση των θαλάσσιων ζώων σε αυτά τα βαθύτερα περιβάλλοντα των εξωτερικών ηπειρωτικών υφαλοκρηπίδων», δήλωσε ο Kipp.
Τα ευρήματα δείχνουν τον δρόμο για το μέλλον
Αν και η ομάδα επικεντρώθηκε στις αρχαίες ωκεάνιες συνθήκες, τα ευρήματά τους είναι επίκαιρα τώρα.
«Σήμερα, υπάρχει άφθονο οξυγόνο των ωκεανών σε ισορροπία με την ατμόσφαιρα. Αλλά σε ορισμένες τοποθεσίες, το οξυγόνο των ωκεανών μπορεί να μειωθεί σε μη ανιχνεύσιμα επίπεδα. Ορισμένες από αυτές τις ζώνες δημιουργούνται μέσω φυσικών διεργασιών. Αλλά σε πολλές περιπτώσεις, προκαλούνται από θρεπτικά συστατικά που αποστραγγίζονται από τις ηπείρους από λιπάσματα και βιομηχανική δραστηριότητα, τα οποία τροφοδοτούν τις ανθίσεις πλαγκτόν που απορροφούν οξυγόνο όταν αποσυντίθενται», δήλωσε ο Κιπ.
«Αυτή η εργασία δείχνει πολύ καθαρά τη σύνδεση μεταξύ οξυγόνου και ζωικής ζωής στον ωκεανό. Αυτή ήταν μια ισορροπία που επιτεύχθηκε πριν από περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια και θα ήταν κρίμα να διαταραχθεί σήμερα σε λίγες δεκαετίες».
www.worldenergynews.gr
