Forskere finder udbredt havanoksi som årsag til tidligere masseudryddelse

I årtier, videnskabsmænd har udført forskning centreret omkring de fem store masseudryddelser, der har formet den verden, vi lever i. Udryddelserne går mere end 450 millioner år tilbage med den sene ordoviciske masseudryddelse til den mest dødelige udryddelse, den sene permiske udryddelse for 250 millioner år siden, der udslettede over 90 procent af arterne.

I årenes løb, forskere har fundet ud af hovedårsagerne til masseudryddelserne, som omfatter massive vulkanudbrud, global opvarmning, asteroide kollisioner, og sure oceaner som sandsynlige syndere. Andre faktorer, der helt sikkert vil spille en rolle, omfatter metanudbrud og iltfattige hændelser i havet - når havene mister livsbærende ilt.

Begivenhederne, der udløste den sene ordoviciske masseudryddelse eller LOME af havdyr og planter, har stort set været et mysterium indtil nu. Ordovicium var et dynamisk tidsinterval i Jordens historie, der registrerede en stor stigning i marin biologisk mangfoldighed og en klima-overgang fra drivhus til ishus. Forskere mener, at denne afkølingsperiode, som kulminerede i den første fanerozoiske istid førte til den sene ordoviciske masseudryddelse.

Nu er et team af forskere, inklusive Maya Elrick ved University of New Mexico, Elricks tidligere masterstuderende Rick Bartlett, opnår nu sin doktorgrad ved Louisiana State University, James Wheeley fra University of Birmingham (England) og University of Ottawas Andre Desrochers, har dechifreret geokemiske beviser efterladt i marine kalkstenssedimenter, der tyder på, at denne udryddelse var forårsaget af en periode med global afkøling, der skabte en global marin anoxisk begivenhed.

Forskningen, "Abrut global-ocean anoxi under sen ordovicium-tidlig silur opdaget ved hjælp af uran isotoper af marine karbonater, " blev offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). Det blev støttet, delvis, gennem tre år, $680, 000 National Science Foundation-bevilling.

"Denne udryddelse er den første af de "fem store" udryddelser, der ramte Jorden, og vores forskning tyder på, at det var sammenfaldende med den bratte udvikling af udbredt havanoksi, der varede i mindst 1 million år, " sagde Elrick.

Arbejde med en international besætning, Elrick og hendes team rejste til Anticosti Island i St. Lawrence søvejen i Quebec, Canada, hvor de indsamlede prøver af kalksten. De returnerede prøver blev analyseret for uraniumisotoper ved hjælp af et massespektrometer anbragt i UNM Department of Earth and Planetary Sciences. Resultater fra undersøgelsen indikerer, at pludselig og udbredt marin anoksi opstod på samme tid, hvor 85 procent af livet i havet uddøde.

"Disse resultater gav de første beviser for pludselig global havanoksi, der initierer og fortsætter gennem peak og aftagende glaciale forhold, " sagde Elrick. "Vi foreslår, at anoksien blev drevet af global afkøling, som reorganiserede storstilet havcirkulation og førte til nedsat iltning i dybhavet og, øget næringsstofstrøm, som forårsagede fytoplanktonopblomstringer og udvidede områder med lave iltkoncentrationer. Disse resultater giver også det første bevis for udbredt havanoksi, der initierer og fortsætter under glaciale forhold."

Elrick og Bartletts forskning er den første undersøgelse af denne type, der bruger en geokemisk proxy (uranisotoper), som integrerer hele havets iltkoncentration. Resultaterne stemmer overens med, hvad andre forskere havde sagt før, selvom de tidligere undersøgelser kun vurderede lokale iltkoncentrationer snarere end globalt integrerede koncentrationer. Yderligere, Elrick og hendes team modellerer globale iltkoncentrationer i havet for at vurdere, hvor meget af havbunden, der blev anoksisk under den sene ordoviciske udryddelse.

Holdet sammenlignede forholdene for 450 millioner år siden med dem i dag og fastslog, at der var omkring en stigning på omkring 15 procent i anoxisk havbund under den sene ordoviciske masseudryddelse. Det moderne hav har mindre end en halv procent af havbunden, der er anoxisk (hovedsageligt Sortehavet), så en stigning på 15 procent i havbundens anoxi er ret betydelig.

"Anticosti Island er det bedste naturlige laboratorium i verden til at studere fossiler og sedimentære lag, der stammer fra den første masseudryddelse for næsten 445 millioner år siden. Øen venter nu på anerkendelse på UNESCOs verdensarvs-program på grund af sin enestående geologi og palæontologi, " sagde Andre Desrochers fra University of Ottawa.

Elrick studerer også tre af de andre 'fem store' masseudryddelser ved hjælp af uraniumisotoper som oxygeneringsproxy.

"Indtil videre har hver af dem udbredt anoxi forbundet med dem, så vi finder ud af, at lave iltkoncentrationer i havvand er en stor dræber, " sagde Elrick

Disse resultater for de tidligere 'fem store' masseudryddelser har konsekvenser for den moderne udryddelse, vores planet oplever i øjeblikket.

"Vi opvarmer og forsurer havene i dag, og varmere oceaner rummer mindre og mindre ilt. Nogle marine organismer kan håndtere varmen og surhedsgraden, men ikke manglen på ilt," sagde Elrick. "Alle disse ting sker i dag, og resultaterne fra det sene ordoviciske studie indikerer den potentielle sværhedsgrad af marin anoksi som en udryddelsesdriver for mange af de tidligere og igangværende biologiske udryddelseshændelser."