Śpiący olbrzym może zakończyć życie w głębokim oceanie

Czerwona meduza znajduje się w głębinach morskich Alaski. Źródło: Ukryty ocean 2005 / NOAA

Ruch kontynentalny jest w stanie zadusić morski tlen.

Wcześniej przeoczony czynnik – położenie kontynentów – pomaga wypełnić ziemskie oceany tlenem podtrzymującym życie. Ruch kontynentalny może w końcu przynieść odwrotny skutek, zabijając większość organizmów głębinowych.

„Dryf kontynentalny wydaje się tak powolny, że nic drastycznego z tego nie wynika, ale gdy ocean jest zagruntowany, pozornie małe zdarzenie może doprowadzić do śmierci życia morskiego na dużą skalę” – powiedział Andy Ridgewell, geolog Riverside z University of Kalifornia. Ridgewell, współautor nowego badania na temat sił wpływających na tlen oceaniczny.

Gdy woda na powierzchni oceanu zbliża się do bieguna północnego lub południowego, staje się zimniejsza, gęstsza, a następnie opada. Gdy woda tonie, przenosi tlen pobierany z ziemskiej atmosfery na dno oceanu.

Ryby na głębokich rafach w Pearl and Hermes Atoll w Papahanaumokuakea National Monument niedaleko Hawajów. Źródło: Greg McFall, NOAA

Ostatecznie, przepływ powrotny przenosi składniki odżywcze uwalniane z tonącej materii organicznej na powierzchnię oceanu, gdzie napędzają wzrost planktonu. Dzisiejsze oceany charakteryzują się zdumiewającą różnorodnością ryb i innych zwierząt, wspieranych zarówno ciągłym dostarczaniem tlenu do niższych głębokości, jak i materią organiczną wytwarzaną na powierzchni.

Nowe badania wykazały, że obieg tlenu i składników odżywczych może nagle się zakończyć. Korzystając ze złożonych modeli komputerowych, naukowcy zbadali, czy położenie płyt kontynentalnych wpływa na sposób, w jaki ocean przemieszcza tlen. Byli zaskoczeni, że to odkryli.

To odkrycie, prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, zostało szczegółowo opisane w czasopiśmie charakter temperamentu. Został opublikowany dzisiaj (17 sierpnia 2022).

Ryby balonowe odpoczywające w pobliżu Florida Keys. Źródło: OAR/Narodowy Program Badań Morskich (NURP); Uniwersytet Maine

„Kilka milionów lat temu, niedługo po tym, jak w oceanie zaczęło się życie zwierząt, cyrkulacja całego globalnego oceanu wydawała się okresowo zatrzymywać” – powiedział Ridgwell. „Nie spodziewaliśmy się, że ruch kontynentów może spowodować, że woda powierzchniowa i tlen przestaną tonąć, co może znacząco wpłynąć na ewolucję życia na Ziemi”.

Do tej pory modele wykorzystywane do badania ewolucji tlenu morskiego w ciągu ostatnich 540 milionów lat były stosunkowo proste i nie uwzględniały cyrkulacji oceanicznej. W tych modelach niedotlenienie oceaniczne – czasy, w których tlen oceaniczny zniknął – wskazuje na spadek stężenia tlenu w atmosferze.

„Naukowcy wcześniej zakładali, że zmieniające się poziomy tlenu w oceanie w większości odzwierciedlają podobne wahania w atmosferze” – powiedział Alexandre Paul, pierwszy autor badania i projektant modeli paleoklimatycznych na Uniwersytecie Bourgogne-Franch-Comté we Francji.

Dioramy statków fok ze starożytnego okresu Ediacaran wystawione w Smithsonian Institution. Źródło: Smithsonian

Po raz pierwszy w badaniu wykorzystano model, w którym ocean był reprezentowany w trzech wymiarach i obliczono prądy oceaniczne. Zgodnie z odkryciami załamanie w globalnym obiegu wody prowadzi do wyraźnego oddzielenia poziomów tlenu na wyższych i niższych głębokościach.

Oddzielenie to oznaczało, że całe dno morskie, z wyjątkiem płytkich miejsc w pobliżu wybrzeża, całkowicie straciło tlen przez dziesiątki milionów lat, aż do około 440 milionów lat temu, na początku okresu syluru.

„Załamanie krążenia było wyrokiem śmierci dla wszystkiego, co nie mogło podpłynąć blisko powierzchni i nadal mieć życiodajny tlen w atmosferze” – powiedział Ridgwell. Stworzenia głębinowe to dziwnie wyglądające ryby, robaki, olbrzymie skorupiaki, kałamarnice, gąbki i wiele innych.

Artykuł nie odnosi się do tego, czy i kiedy Ziemia spodziewa się podobnego wydarzenia w przyszłości. W rzeczywistości trudno powiedzieć, kiedy może nastąpić awaria lub co ją powoduje. Jednak obecne modele klimatyczne twierdzą, że zwiększone globalne ocieplenie osłabi cyrkulację oceaniczną, a niektóre modele przewidują ostateczne załamanie gałęzi cyrkulacji, która zaczyna się na Północnym Atlantyku.

„Będziemy potrzebować modelu klimatycznego o wysokiej rozdzielczości, aby przewidzieć masowe wymieranie” – powiedział Ridgwell. „Jednak mamy obawy związane z cyrkulacją wody w Północnym Atlantyku i istnieją dowody na to, że przepływ wody na głębokość spada”.

Teoretycznie niezwykle ciepłe lato lub erozja klifu mogą wywołać kaskadę procesów, które odwracają życie, tak jak wygląda dzisiaj, powiedział Ridgwell.

„Można by pomyśleć, że powierzchnia oceanu, część, w której można surfować lub żeglować, jest miejscem, w którym odbywa się cała akcja. Ale poniżej ocean pracuje niestrudzenie, dostarczając niezbędny tlen zwierzętom w ciemnych głębinach” – powiedział Ridgewell. .

„Ocean pozwala życiu rozkwitać, ale może je ponownie odebrać. Nic tego nie wyklucza, ponieważ płyty kontynentalne się poruszają”.

Odniesienie: „Formacja kontynentalna kontroluje natlenienie oceanu podczas eonów dzikiej przyrody” autorstwa Alexander Ball, Andy Ridgewell, Richard J. Stocky, Christophe Tomazo, Andrew Kane, Emmanuel Finin, Christopher R. charakter temperamentu.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05018-z