Studiet peger på, hvornår Galapagos-øerne udviklede deres unikke økologi

Galápagos-øerne er hjemsted for en enorm mangfoldighed af planter og dyr, der ikke findes andre steder i verden. Men hvorfor dette er, og da det hele begyndte, forbliver noget af et åbent spørgsmål.

Nu har forskerne måske mindst en brik mere i puslespillet. Ifølge en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i dag Earth and Planetary Science Letters , den geologiske dannelse af en bestemt del af øgruppen - den del, der er ansvarlig for den enorme biodiversitet - dannet, for cirka 1,6 millioner år siden.

Hovedforfatteren af ​​undersøgelsen er CIRES Fellow Kris Karnauskas, hvem man kan sige har noget med disse øer. Han har studeret dem indgående, forfatter til seks peer-reviewede videnskabelige artikler med "Galápagos" i titlen. Men et spørgsmål blev ved med at nage på ham:Hvornår blev Galápagos til Galápagos?

"Jeg spurgte rundt og kunne ikke få et ligetil svar, " siger Karnauskas, som også er adjunkt i afdelingen for atmosfæriske og oceaniske videnskaber ved University of Colorado Boulder. "Mine geologivenner sagde et sted mellem en halv million til tyve millioner år siden, afhængig af hvilken funktion vi taler om."

Alderen på en bestemt ø, eller endda hele kæden, var ikke helt, hvad Karnauskas ledte efter. "Jeg var ikke rigtig interesseret i, hvornår den allerførste ø brød overfladen, men da dette økosystem udviklede sig, " siger han. Han ønskede at sætte en finger på den geologiske begivenhed eller det øjeblik, der forvandlede Galápagos fra blot endnu et sæt af almindelige oceaniske øer til et af de mest biologisk mangfoldige steder i verden. "Det er ikke den sædvanlige måde at stille spørgsmål på i geologi, den egner sig heller ikke til den sædvanlige værktøjskasse."

For at starte med det grundlæggende, Galápagos sidder på Nazcas tektoniske plade, ud for Sydamerikas kyst. Pladen bevæger sig langsomt fra vest til øst (ca. 4 cm hvert år), og tilfældigvis rejser over et hotspot, et punkt, hvor magma fra Jordens kerne når hele vejen gennem skorpen, danner vulkanøer. Den ældste af Galápagos-øerne, nu eroderet og ikke længere over vand, er millioner af år gammel; den yngste ø, længere mod vest, sidder i øjeblikket på toppen af ​​hotspottet.

Karnauskas og hans kolleger antog, at den kritiske begivenhed, der forårsagede en biologisk eksplosion i Galápagos, skete, da den ækvatoriale understrøm (EUC) begyndte at kollidere med øgruppen. EUC er en strøm, der på grund af fysikkens love – Jordens form og måden den drejer på – er praktisk talt fastgjort til ækvator. Men hvad sker der, når noget kommer i vejen?

"Det var, hvad der skete med Galápagos, " siger Karnauskas. På et tidspunkt, en stor nok ø (eller muligvis en klynge af dem) rejste sig højt nok fra havbunden til at blokere for strømmen. I dag, det er øen Isabela, der tjener den rolle. "Det er et rent geografitilfælde, at Isla Isabela er så stor og står lige ved ækvator, lige hvor EUC forsøger at passere igennem. Dette er nok til at køre koldt, næringsrigt vand op til overfladen, hvor det kan give næring til skibsproduktiviteten. Vi kan sagtens se det i dag fra rummet; vandet er meget koldt og produktivt lige vest for Galápagos langs Isabelas kyster. Det er ingen overraskelse, at du vil finde alle pingvinerne hoppe i vandet der."

At finde ud af præcis, hvornår Galápagos blokerede EUC krævede hjælp fra nogle af paleoceanografiske samfund. Karnauskas og hans kolleger brugte tidligere indsamlede data fra sedimentkerner - dybe prøver af havbunden - der var blevet trukket op fra prøvesteder nær Galápagosøerne og Sydamerika. Datafilerne, som er vært for NOAA Boulders nationale centre for miljøinformation, givet oplysninger om ændringer i havoverfladetemperaturer over millioner af år.

Lavt og se, for cirka 1,6 millioner år siden, de så ændringer i den kemiske sammensætning af de fossile insekter i sedimentet, hvilket tyder på en betydelig ændring i disse temperaturer. Koldt vand, der engang havde strømmet op ud for Sydamerikas kyst, væltede pludselig op langs Galápagos' vestlige kyster i stedet for. Det lød bekendt for Karnauskas og medforfattere; de vidste fra deres egne modeleksperimenter udført i løbet af det sidste årti, at dette var fingeraftrykket fra Galápagos, der blokerede EUC. Medforfatter Eric Mittelstaedt, assisterende professor i geologiske videnskaber ved University of Idaho, udviklede derefter en ny computermodel af øgruppens geologiske udvikling; ved at kombinere denne model med Karnauskas' havcirkulationsmodel, holdet var i stand til selvstændigt at bekræfte timingen.

På det tidspunkt (geologisk set, selvfølgelig), Galápagos økosystem blev for altid ændret. Da EUC ikke længere kunne fortsætte direkte mod fastlandet, noget af det styrtede opad, bærer de kulde med sig, næringsrigt vand til overfladen, og skabe forhold, hvor fisken, planter og pingviner, der nu kalder ø-kæden hjem, kunne trives.

"Typisk, vi bruger kendte geologiske begrænsninger til at hjælpe med at forklare tidligere ændringer i miljøet, såsom havcirkulation, " siger Karnauskas. "I dette tilfælde, vi vendte problemet på hovedet, kombinerede modeller, der normalt ikke kombineres, og opdagede en ny begrænsning for at sammensætte det større billede af udviklingen af, og på, øerne over tid. Det bidrager med et unikt datapunkt, ikke kun for geologi, men også for økologi og biogeografi - hvor og hvornår livet er fordelt."