Globale oceaniske døde zoner varede i 50, 000 år efter end-trias-udryddelsen

Ekstremt lave iltniveauer i Jordens oceaner kan være ansvarlige for at forlænge virkningerne af en masseudryddelse, der udslettede millioner af arter på Jorden for omkring 200 millioner år siden, ifølge en ny undersøgelse.

Ved at måle sporniveauer af uran i oceanisk kalksten, der svarer til iltniveauer i havvand, der er til stede under klippens dannelse, den nye undersøgelse finder, at områder af havbunden uden ilt er steget med en faktor 100 under udryddelsen af ​​trias.

Det tog omkring 50, 000 år for havets iltniveauer at vende tilbage til, hvad de var før udryddelsen, og det kan have taget så lang tid som 250, 000 år for koralrev over hele kloden til at komme sig helt, ifølge undersøgelsen.

De nye resultater kaster lys over havenes tilstand under udryddelsen af ​​trias, som udslettede cirka 76 procent af alle marine og terrestriske arter. End-Trias er den fjerdestørste udryddelsesepisode i Jordens historie og fandt sted lige før dinosaurerne blev Jordens dominerende landdyr.

Forskere er ikke sikre på, hvad der startede udryddelsen, men har mistanke om, at et udbrud af vulkansk aktivitet for omkring 200 millioner år siden øgede kuldioxidniveauet i atmosfæren. Det ville have gjort oceanerne surere og fået havvandet til at blive iltfattigt. Alvorlig anoksi forårsager "døde zoner" i vandet, hvor lave niveauer af ilt får livet i havet til at kvæles og dø.

Anoxi har længe været mistænkt for at have spillet en rolle i udryddelsen af ​​trias, men anoksiens varighed og sværhedsgrad var ikke kendt, ifølge undersøgelsens forfattere. Den nye undersøgelse, udgivet i Geochemistry, Geofysik, Geosystemer, et tidsskrift fra American Geophysical Union, kvantificerer timingen og omfanget af marin anoxi under og efter end-trias-udryddelsen, sagde Adam Jost, en postdoc ved MIT's Earth, Atmosfærisk, og Planetary Sciences-afdelingen i Cambridge, Massachusetts, og hovedforfatter af den nye undersøgelse.

Den storstilede anoksi, der sandsynligvis opstod under udryddelsen af ​​trias, ville have gjort mange områder ude af stand til at opretholde liv, ifølge den nye undersøgelse. Den vedvarende anoksi, eller mangel på ilt, observeret i den nye undersøgelse ville have forsinket organismer, der overlevede masseudryddelsen, fra at vende tilbage til områder med lavt iltindhold og genbefolke dem.

Det kan være vigtigt at forstå anoksis rolle i udryddelseshændelsen, da ende-trias-udryddelsen kan tjene som et casestudie for biologisk tilpasning til miljøændringer.

Da uran er godt blandet i hele havet, det kan bruges til at undersøge globale niveauer af anoksi, give forskerne information om de gennemsnitlige niveauer af oceanisk ilt. Andre metoder kan kun informere forskerne om lokale iltforhold, sagde Jost.

"Det er meget svært at tage disse beviser og ekstrapolere, hvad der sker på globalt plan, " sagde han. "[Havet] kunne være anoxisk [et sted], men hvis du går 100 kilometer væk, det er måske slet ikke anoxisk. Det gode ved uranisotoper er, at sammen med den model, vi konstruerer, vi kan begynde at kvantificere denne ændring i anoxi, og bestemme, hvor meget iltfattig havbund der kræves for at generere de tendenser, som vi ser i uran-isotoperne."

Forskere kan bestemme, hvor meget ilt der er til stede i havvand ved at måle forholdet mellem to former for uran i oceanisk kalksten:uran-238 og uran-235.

Oceanisk kalksten dannes gennem opbygning af calciumcarbonat fra koralrev og skaller fra muslinger. Uran, der også er til stede i havvandet, er inkorporeret i calciumcarbonatet og til sidst kalkstenen.

Når havvand er anoxisk, visse kemiske reaktioner bruger fortrinsvis den tungere uran-238 frem for den lettere uran-235. Mere af uran-238 bliver uopløseligt i havvand, og kan ikke længere inkorporeres i calciumcarbonat. I stedet, uran-235, der er tilbage i havvandet, inkorporeres i calciumcarbonatet – og til sidst kalkstenen – i højere niveauer end uran-238.

At studere sværhedsgraden af ​​anoksien under og efter end-trias-udryddelsen, forskere indsamlede prøver af kalksten fra Lombardiet-bassinet i det nordlige Italien, som blev aflejret under og efter udryddelsen af ​​trias for omkring 201 millioner år siden. De målte uranniveauer i prøverne, og fandt, at der var mere uranium-235 end uranium-238 i kalkstenen, hvilket indikerer, at der var anoxiske forhold, da klippen blev dannet.

Baseret på deres mål, forskerne estimerede tidsrammen for anoxi under udryddelsen. Forskerne fandt ud af, at havvand var anoxisk i mindst 50, 000 år under udryddelsen, men forsinket revets genopretning med op til 250, 000 år efter udryddelsen. Selvom der er andre processer, der potentielt kan forårsage opbygning af uran-238 eller uran-235 i sedimentet, forskerne brugte modellering til at demonstrere, at disse processer ikke kunne producere de forhøjede niveauer af uran-235, de observerede i deres prøver.

Undersøgelsens forfattere formoder, at anoksien er det, der forsinkede genopretningen af ​​marine arter under slutningen af ​​trias og kunne have bidraget til udryddelsens sværhedsgrad.

Jost sagde, at deres konklusioner om end-trias-anoksi passer ind i et større billede, der viser sig fra nyere forskning, der viser mange ligheder mellem end-trias-udryddelsen og den mest alvorlige udryddelse nogensinde, ende-perm, som fandt sted omkring 52 millioner år før slutningen af ​​trias-udryddelsen. At forstå disse udryddelser kan hjælpe forskerne med bedre at forstå, hvordan arter kan reagere på fremtidige ændringer i miljøet.

"Ende-Permian var meget længere, og opsvinget var meget længere og udryddelsen mere alvorlig, " sagde Jost. "Så på nogle måder, ende-trias er en mini ende-perm."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.