Zróżnicowana i pełna życia morskiego ziemska era dewonu – mająca miejsce ponad 370 milionów lat temu – była świadkiem pojawienia się pierwszych roślin nasiennych, które rozprzestrzeniły się w postaci dużych lasów na kontynentach Gondwany i Laurii.
Jednakże masowe wymieranie pod koniec tej ery od dawna jest przedmiotem debaty. Niektórzy naukowcy twierdzą, że masowe wymieranie w późnym dewonie było spowodowane erupcjami wulkanów na dużą skalę, powodując globalne ochłodzenie. Inni twierdzą, że winę ponosi masowe odtlenienie spowodowane ekspansją roślin lądowych.
Badanie opublikowane niedawno w czasopiśmie Communications Earth and Environment pod kierunkiem naukowców z IUPUI wskazuje obecnie, że oba czynniki odegrały rolę i zwraca uwagę na środowiskowe punkty krytyczne, przed którymi stoi obecnie planeta.
Filippelli i Gilhooly twierdzą, że wnioski z badania dają badaczom wiele do rozważenia. W epoce dewonu nowe skutki biologiczne na lądzie wywołały negatywne skutki dla życia w oceanie. Gilhooly zauważył, że obecnie działania takie jak spływanie nawozów do oceanu w połączeniu z ogrzewaniem w wyniku spalania paliw kopalnych zmniejszają poziom tlenu w oceanach. Dodał, że poprzednie skutki tego podobnego scenariusza w późnym dewonie miały katastrofalne skutki.
„W całej historii Ziemi miało miejsce szereg biologicznych innowacji i wydarzeń geologicznych, które całkowicie zmieniły różnorodność biologiczną oraz warunki środowiskowe w oceanach i na lądzie” – powiedział Gilhooly. „W epoce dewonu nowa strategia biologiczna na lądzie wywarła negatywny wpływ na życie w oceanie. To otrzeźwiająca obserwacja, jeśli spojrzeć na nią w kontekście współczesnych zmian globalnych i klimatycznych napędzanych działalnością człowieka. Możemy się od nich wiele nauczyć Historia Ziemi, która może nam pomóc w opracowaniu strategii i działań pozwalających uniknąć punktów krytycznych w przyszłości.”
Do badania włączyli się także Kazumi Ozaki z Tokijskiego Instytutu Technologii, Christopher Reinhard z Georgia Institute of Technology, John Marshall z Uniwersytetu w Southampton i Jessica Whiteside z San Diego State University.
Współautorami badania są School of Science na wydziale IUPUI, Gabriel Filippelli i William Gilhooly III. Głównym autorem jest Matthew Smart, adiunkt oceanografii w Akademii Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, który w czasie badania był studentem w laboratorium Filippelliego.
Praca ta jest pierwszą, która łączy dwie konkurencyjne teorie wymierania w późnym dewonie w kompleksowy scenariusz przyczynowo-skutkowy. Zasadniczo grupa doszła do wniosku, że oba zdarzenia – masowy wulkanizm i odtlenienie spowodowane przez rośliny lądowe wypłukujące nadmiar składników odżywczych do oceanów – muszą zaistnieć, aby miało miejsce masowe wymieranie.
„Kluczem do rozwiązania tej zagadki była identyfikacja i zintegrowanie czasu i siły sygnałów geochemicznych, które ustaliliśmy za pomocą zaawansowanego modelu globalnego” – powiedział Filippelli. „To modelowanie ujawniło, że wielkość zdarzeń związanych z substancjami odżywczymi, którą zaobserwowaliśmy na podstawie danych geochemicznych, może spowodować znaczne wymieranie mórz, ale czas trwania tych zdarzeń wymagał obu czynników – ewolucji korzeni drzew i wulkanizmu – do utrzymania warunków morskich, które były toksyczne dla organizmów.”
Wraz z ekspertami w dziedzinie sedymentologii, paleontologii, geochemii, biogeochemii i modelowania matematycznego grupa dosłownie kopała głęboko, aby analizować geochemicznie setki próbek rozsianych po różnych kontynentach. Należą do nich próbki z wyspy Ymer we wschodniej Grenlandii, gdzie znajdują się jedne z najstarszych próbek skał na świecie.
„Proces był wysoce interdyscyplinarny” – powiedział Gilhooly. „Ta połączona wiedza specjalistyczna stworzyła rygorystyczne podejście do zbierania próbek, korelowania sekwencji w czasie, pozyskiwania danych chemicznych i wykorzystywania modeli geochemicznych do testowania roboczych hipotez na temat względnego wpływu czynników wyzwalających napędzanych biotycznie – przez rośliny – i chemicznie – przez wulkany. masowego wymierania. Nasze analizy pokazują, że wpływy są znacznie bardziej zróżnicowane niż scenariusz „albo-albo”.