Hvorfor faldt havets produktivitet brat for 4,6 millioner år siden?

Ved at bore dybt ned i sedimenter på havbunden kan forskere rejse tilbage i tiden. Et forskerhold ledet fra Uppsala Universitet præsenterer nu nye fingerpeg om, hvornår og hvorfor en periode, der ofte omtales som den 'biogene opblomstring', fik en brat afslutning. Ændringer i formen af ​​Jordens kredsløb om Solen kan have spillet en rolle i den dramatiske ændring.

Sunde havsystemer indeholder sunde primære producenter, såsom de encellede algekiselalger og coccolithophores, som opretholder alt andet liv i havene gennem de marine fødevæv. Primære producenter frigiver også ilt og regulerer klimaet ved at optage CO₂ og binding af kulstof til faste komponenter, der er begravet i dybhavssedimenter, hvilket er en effektiv langsigtet løsning til kulstoffjernelse fra atmosfæren.

De fleste af disse alger bruger sollys, CO₂ og uorganiske næringsstoffer til at opbygge deres kropsmasse. Disse næringsstoffer udtømmes dog hurtigt i det solbelyste overfladevand, hvis de ikke genopfyldes ved havblanding eller fornyes ved flodforsyning.

Gennem Jordens historie rekonstruerer palæoceanografer ændringer i primær produktivitet ved at se på algerester begravet i havbundens sedimenter. Selvom kun en lille del af overfladevandsproduktionen registreres i marine sedimenter, på geologiske tidsskalaer, er ændringer i akkumuleringen af ​​biogene sedimenter (inklusive de kalkholdige skæl af coccolithophores og kiselholdige skaller af kiselalger) knyttet til tidligere ændringer i havets produktivitet.

Det er vigtigt at forstå, hvilke faktorer der påvirker havets produktivitet på globalt plan, men også hvor hurtigt eller langsomt dette komplekse system kan reagere på miljøændringer.

I mange årtier har geovidenskabsmænd kendt til en længere periode, hvor havets produktivitet var meget højere end i dag. Dette skete under slutningen af ​​Miocæn til tidlig Pliocæn (fra 9 til 3,5 millioner år siden), og perioden kaldes ofte den 'biogene flora'. Men til dato forstår forskerne stadig ikke helt årsagerne til, at produktiviteten var så meget højere tidligere, eller hvorfor denne periode sluttede.

En gruppe videnskabsmænd, der samarbejder med Boris-Theofanis Karatsolis, en ph.d. studerende ved Uppsala Universitet, kombinerede flere dybhavssedimentborekerner fra alle større oceaner for at undersøge, hvad der forårsagede afslutningen på den høje havproduktivitet. Ved hjælp af videnskabelig havboring er det muligt at operere i farvande så dybt som 4 kilometer og stadig bore 1 kilometer ned i sedimenterne og genvinde millioner af års havhistorie.

Sedimenterne undersøgt af Karatsolis og kolleger blev genfundet fra 200-350 meter under havbunden på den nordvestlige australske sokkel. Forskerne målte akkumuleringshastigheden af ​​biogene partikler og kombinerede deres data med dem, der tidligere er indsamlet ved hjælp af lignende metoder på 16 yderligere steder. Nøjagtigheden af ​​alderen af ​​hvert datasæt blev først kritisk vurderet for at sikre pålidelige sammenligninger på tværs af de forskellige regioner.

Deres resultater viser, at produktiviteten faldt brat for 4,6 millioner år siden i troperne. En mulig forklaring på dette hurtige fald kan involvere reduceret østasiatisk monsunintensitet og nedsat forsyning af næringsstoffer til floden, hvilket falder sammen med ændringer i formen af ​​Jordens kredsløb omkring Solen.

Undersøgelsen tilføjer nye brikker til det større puslespil, men mekanismerne bag denne begivenhed vil kræve yderligere undersøgelse.

"Forståelse af det naturlige tempo i tidligere begivenheder giver en god sammenlignende målestok for de ændringer, vi observerer i vores miljø i dag," siger Boris-Theofanis Karatsolis.