Undersøgelse viser klimaændringer og kviksølvforurening stressede planter i millioner af år
Forbindelsen mellem massiv oversvømmelse af basaltvulkanisme og masseudryddelsen i slutningen af trias (201 millioner år siden) er almindeligt accepteret. Men præcis, hvordan vulkanisme førte til kollaps af økosystemer og udryddelse af hele familier af organismer, er svært at fastslå.
Ekstreme klimaændringer, fra udslip af kuldioxid, nedbrydning af ozonlaget på grund af indsprøjtning af skadelige kemikalier, og emissioner af giftige forurenende stoffer ses alle som medvirkende faktorer. Et giftigt element skiller sig ud:kviksølv. Som et af de mest giftige grundstoffer på Jorden er Hg et metal, der udsendes fra vulkaner i gasform og dermed har kapacitet til at sprede sig over hele verden.
En ny undersøgelse i Nature Communications tilføjer nye overbevisende beviser for de kombinerede virkninger af global opvarmning og udbredt kviksølvforurening, der fortsatte med at stresse planter længe efter, at vulkansk aktivitet var ophørt.
Et internationalt hold af hollandske, kinesiske, danske, britiske og tjekkiske forskere studerede sedimenter fra Nordtyskland i en borekerne (Schandelah-1), der spænder over den øverste trias til nedre jura for mikrofossiler og geokemiske signaler. En undersøgelse af pollen- og sporeoverflod afslørede en overflod af bregnesporer, der viste en række misdannelser, fra abnormiteter i vægstrukturen til beviser for fejlagtige meiotiske opdelinger, hvilket førte til usparerede, dværgede og sammenvoksede bregnesporer.
"At se den store mængde og forskellige typer af misdannede bregnesporer i sedimentprøver fra en kystlagune, der går tilbage for 201 millioner år siden, er virkelig forbløffende. Det betyder, at der må have været rigtig mange bregner, der blev stresset," forklarer Remco Bos, der er ph.d. .D. kandidat ved Utrecht University og hovedforfatter af undersøgelsen. "Det er heller ikke noget, vi ser regelmæssigt i andre perioder, som også indeholder mange bregnefossiler, hvilket gør det til et sandt signal forbundet med ende-trias-masseudryddelsen."
Skovning og bregner
Resultaterne fra Bos og medforfattere bekræfter tidligere arbejde fra medforfatterne Sofie Lindström (Københavns Universitet), Hamed Sanei (Aarhus Universitet) og Bas van de Schootbrugge (Utrecht Universitet), som tidligere har produceret lignende data hentet fra kerner fra Danmark og fra nærliggende udspring i Sverige.
Ifølge Sofie Lindström, "Begner erstattede træer på tværs af udryddelsesintervallet som reaktion på dramatiske miljøændringer, sandsynligvis drevet af varmestress, stærkt øget monsunregn og øget skovbrandsaktivitet. Palynologiske resultater viser, at banebrydende bregnevegetation spredte sig over store skår af kystnære lavland i Nordvesteuropa fra Sverige og Danmark til Tyskland, Frankrig, Luxemburg og Østrig som reaktion på udbredt skovrydning."
Bregner er hårdføre planter, der ofte koloniserer forstyrrede miljøer, herunder nydannede vulkanøer eller landskaber ødelagt af vulkanisme eller skovbrande. "Det, der er ekstraordinært her, er, at de bregner, der producerede alle disse misdannede sporer på alle disse forskellige steder, ikke uddøde. Mens andre planter uddøde, var bregner tilsyneladende robuste nok til at fortsætte, hvilket også kunne være relateret til deres forskellige kviksølvtolerance. "
Klimavariabilitet
I denne nye undersøgelse viser Bos og medforfattere, at bregnerne, som udnyttede skovenes nedslidning, selv blev udsat for stress fra Hg-forurening langt ud over det umiddelbare udryddelsesinterval.
"Vi fandt yderligere fire intervaller med høje niveauer af Hg-koncentrationer og høje antal misdannede sporer i de 1,3 til 2 millioner år efter udryddelsesintervallet," forklarer Remco Bos. Dette interval, kendt som Hettangian, var en tid med fortsatte ugunstige forhold i havene, med generelt lave diversiteter blandt marine hvirvelløse dyr, såsom ammonitter og muslinger. På landjorden så vegetationen dog ud til at være kommet sig hurtigere.
"Vi viser nu, at dette skovøkosystem fortsatte med at blive forstyrret gentagne gange i mindst 1,3 millioner år, men måske så længe som 2 millioner år," forklarer Bos.
De fire yderligere episoder med høje Hg-koncentrationer og høje bregnesporemisdannelser var usandsynligt forbundet med senere faser af vulkanismen i Central Atlantic Magmatic Province. I stedet viser Bos og medforfattere, at disse perioder svarer tæt til den lange excentricitetscyklus, den største variation i formen af Jordens kredsløb, der flytter Jorden tættere på eller længere væk fra solen hvert 405. tusinde år.
Under excentricitetsmaksima bevæger Jorden sig tættere på solen, hvilket gør det muligt for mere sollys at nå jordens overflade. Da Jordens atmosfære allerede var overladet med kuldioxid fra vulkanismen i stor skala, udløste denne cykliske modulering af klimasystemet gentagne gange skovdød, hvilket muliggjorde en fornyet spredning af pionerbregner.
Som det fremgår af sammenhængen med højt Hg-indhold, var misdannelser i bregnesporer under disse episoder også resultatet af kviksølvforgiftning. Men hvor kom denne Hg fra?
Hg-isotoper
Et afgørende datasæt blev genereret på Tianjin University (Kina) af Wang Zheng, en medkorresponderende forfatter og geokemiker med speciale i metalisotopundersøgelser, især Hg-isotoper. Kviksølv har forskellige stabile isotoper, der opfører sig forskelligt i miljøet.
Under reaktioner i naturen, for eksempel uddrivelsen fra vulkanisme, aflejring fra atmosfæren og organismers optagelse, kan Hg-isotoper blive fraktioneret, hvilket beriger én pool i tungere isotoper og andre i lettere isotoper. Sedimenter med forhøjede niveauer af Hg og misdannede sporer viser også klare variationer i Hg-isotoper.
"Baseret på Hg-isotopvariationerne var vi i stand til at forbinde en indledende puls i Hg-berigelse ved grænsen mellem trias og jura til emissionen af kviksølv fra oversvømmelsesbasaltvulkanisme," forklarer Wang Zheng. "Men de fire andre impulser i kviksølv havde en anden isotopsammensætning, hvilket indikerer, at de hovedsageligt var drevet af Hg-input fra jorderosion og fotokemisk reduktion."
Klimaændringer og giftig forurening
De kombinerede geokemiske og mikrofossile data tegner således et billede af et meget mere komplekst og langtrukkent forløb af begivenheder, startende med massiv vulkanisme, der driver klimaændringer og frigiver giftige forurenende stoffer, efterfulgt af episodiske impulser af forstyrrelse i kølvandet på udryddelsesbegivenheden, der varer i ca. mindst 1,3 millioner år.
Dr. Tomas Navratil fra Det Tjekkiske Videnskabsakademi, medforfatter af papiret og specialist i moderne kviksølvforurening, er enig i dette scenarie. "Vores arbejde på forurenede steder i Tjekkiet viser beviser for episodisk remobilisering fra skovjord, især under varme somre og på steder, der er mere udsat for sollys, hvilket forårsager den fotokemiske reduktion af kviksølv og genudslip til atmosfæren i tidligere tider. opbevaret kviksølv."
"Vi ved, at masseudryddelseshændelser var komplekse og langvarige begivenheder. Her viser vi, at en blanding af drivhusopvarmning og forurening førte til fortsat økosystemforstyrrelse. Kystøkosystemer led sandsynligvis mest ved at modtage store mængder mobiliseret kviksølv fra stort opland. områder."
"Til sidst genoprettede systemet sig under Sinemurian, da vi ser stabile skovbevoksede biomer dukke op. Det er sandsynligt, at Jorden på det tidspunkt havde ryddet op i rodet, kuldioxidniveauet faldt, og kviksølv blev begravet for evigt i offshore marine sedimenter, " slutter Bos.
Flere oplysninger: Remco Bos et al., Klimatvunget Hg-remobilisering forbundet med mutagenese af bregner i kølvandet på end-Trias-udryddelsen, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47922-0
Journaloplysninger: Nature Communications
Leveret af Utrecht University
Varme artikler
-
Forskere, der søger sjældne flodkrebs, sparker ikke bare i stenKrebs Faxonius eupunctus er sjælden og overvejes for truet arts status. Kredit:Christopher Taylor Så vidt nogen kan fortælle, koldtvands krebs Faxonius eupunctus gør sit hjem i en 30-mile stræ -
Bio jetbrændstoffer godt for klimaet, men teknologier skal justeresKredit:CC0 Public Domain Norske luftfartsledere kan lide at spøge indbyrdes med, at da Gud skabte luftfart, han tænkte på Norge. Landets lange kystlinje og bjergrige indre gør konventionelle vejr -
Engineering af Mississippi -floden har holdt kulstof ude af atmosfæren, siger ny undersøgelseEn ny undersøgelse viser, hvordan konstruktion af Mississippi -floden faktisk har reduceret kulstof i atmosfæren. Kredit:Foto af Torbjörn Törnqvist En ny undersøgelse medforfatter af en geoforsker -
Færøerne lukker en weekend for at beskytte miljøetFærøerne er et populært turistmål for sine fascinerende landskaber med 30 meter lange klipper Myndighederne på Færøerne har meddelt, at øgruppen i Nordatlanten vil være lukket for vedligeholdelse
- Omfattende gennemgang af de væsentlige roller og reguleringsmekanismer af lncRNA'er i frugt og grø…
- Hvordan klimaændringer påvirker kulturarven
- Vores første skridt? Fossil kan øge sagen for den tidligste forfader
- Enkle anvendelser af konkave spejle
- Sult er ikke mangel på mad, men snarere ensomhed i Mentawai
- Leafcutter myre kolonier kan være en overset kilde til kuldioxidemissioner, ny undersøgelse finder