Het langst bekende ononderbroken record van het Paleozoïcum is ontdekt in de wildernis van Yukon

Honderden miljoenen jaren geleden, in het midden van wat uiteindelijk het Canadese grondgebied van de Yukon zou worden, was het een oceaan bezaaid met gepantserde trilobieten, mosselachtige brachiopoden en zachte, squishy wezens die op weekdieren en inktvissen leken.

groep fossielen en gesteentelagen Het is gevormd op deze oude oceaanbodem en is nu ontdekt door een internationaal team van wetenschappers langs de oevers van de Beale-rivier, een paar honderd mijl ten zuiden van de Arctische Beaufortzee. Deze ontdekking onthult veranderingen in zuurstof op de zeebodem gedurende de bijna 120 miljoen jaar van het vroege Paleozoïcum, een tijd die de snelste evolutie en diversificatie van complexe en meervoudige verbindingen bevorderde.cellulair leven in de geschiedenis van de aarde.

Stanford University-geoloog Eric Sperling, hoofdauteur van de studie van 7 juli waarin de bevindingen van het team worden beschreven, zei in een verklaring wetenschappelijke vooruitgang. Meest steenformaties Vanaf het Paleozoïcum werd het afgebroken door tektonische krachten of in de loop van de tijd geërodeerd. “Er is geen andere plaats ter wereld die ik ken waar je dit lange verslag van de geschiedenis van de aarde kunt bestuderen, waar er geen verandering is in zaken als de waterdiepte of het type bassin.”

Zuurstof was schaars in de diepe wateren van deze en andere oceanen bij het aanbreken van het Paleozoïcum, ongeveer 541 miljoen jaar geleden. Het bleef schaars tot de Devoon-periode, ongeveer 405 miljoen jaar geleden, toen, in een geologisch oogwenk – niet meer dan een paar miljoen jaar – zuurstof waarschijnlijk niveaus bereikte die dicht bij die in moderne oceanen lagen en de diversiteit van het leven op aarde explodeerde. Er verscheen een grote roofvis. Primitieve varens en coniferen liepen over continenten die ooit werden geregeerd door bacteriën en algen. Libelle vloog. En dit alles bijna vier miljard jaar nadat het landschap van de aarde vrijwel onvruchtbaar werd.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd over wat de dramatische verschuiving van een zuurstofarme wereld naar een meer zuurstofrijke wereld zou kunnen hebben veroorzaakt die een divers web van dierenleven zou kunnen ondersteunen. Maar tot nu toe was het moeilijk om de timing van de wereldwijde oxygenatie of de langdurige achtergrondtoestand van de oceanen en atmosfeer van de wereld te bepalen tijdens het tijdperk waarin zowel de Cambrische explosie van leven als de eerste van de “Big Five” van de aarde “massale uitstervingen” plaatsvonden. 445 miljoen jaar geleden aan het einde van het Ordovicium.”

“Om vergelijkingen te maken tussen deze enorme delen van onze geschiedenis en langetermijntrends te begrijpen, heb je een doorlopend record nodig”, zegt Sperling, assistent-professor geowetenschappen aan de School of Earth, Energy and Environmental Sciences (Stanford Earth) van Stanford University. .

Context vorig leven

Met dank aan de Na Cho Nyak Dun- en Tetlit Gwitch’in-gemeenschappen in Yukon, bracht het Sperling-team, waaronder onderzoekers van Dartmouth College en Yukon Geological Survey, drie zomers door op de Peel River-site. Aangekomen per helikopter drong het onderzoeksteam met machetes binnen langs kliffen van klasse VI om honderden vuistgrote rotsmonsters te verzamelen van meer dan anderhalve kilometer overlappende lagen schalie, schalie en kalk.

Terug in het laboratorium van Sperling in Stanford werkte een klein leger van niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten vijf zomers om de fossielen en chemicaliën in de rotsen te helpen analyseren. “We hebben veel tijd besteed aan het scheppen van open rotsen en het zoeken naar fossielen van graptoliet,” zei Sperling. Omdat Graptolieten Een breed scala aan herkenbare lichaamsvormen evolueerde relatief snel, de potloodachtige markeringen achtergelaten door de fossielen van deze in kolonies levende zeedieren geven geologen een manier om de gevonden rotsen te dateren.

Toen de onderzoekers klaar waren met het identificeren en dateren van de Graptoliet-fossielen, maalden ze de rotsen in een molen en maten vervolgens ijzer, koolstof, fosfor en andere elementen in het resulterende poeder om de toestand van de oceaan te beoordelen op het moment en de plaats waar de lagen zich vormden. Ze analyseerden 837 nieuwe monsters van de Peel River-site, evenals 106 nieuwe monsters uit andere delen van Canada en 178 monsters uit de hele wereld ter vergelijking.

Winnaars en verliezers

Gegevens weergeven laag zuurstofgehalte, of gebrek aan zuurstof, dat waarschijnlijk miljoenen jaren langer in de oceanen van de wereld zal blijven bestaan ​​dan eerder werd gedacht – zelfs tot in de eonen van het oude leven, toen grondplanten En de vroege dieren begonnen te diversifiëren. “De eerste dieren leefden nog in een zuurstofarme wereld”, zei Sperling. In tegenstelling tot lang gekoesterde veronderstellingen, ontdekten wetenschappers dat paleozoïsche oceanen ook verrassend vrij waren van waterstofsulfide, een gif in de luchtwegen dat vaak wordt aangetroffen in zuurstofarme gebieden van moderne oceanen.

Toen zuurstof uiteindelijk steeg in mariene omgevingen, leek het net zo goed als het grotere en complexere plantenleven opkwam. “Er is veel discussie over hoe planten het aardsysteem beïnvloeden,” zei Sperling. “Onze resultaten zijn consistent met de hypothese dat naarmate planten zich ontwikkelden en het land bedekten, de voedingsstoffen toenamen tot Oceaan, leidt de zuurstof. “In deze hypothese zou de nutriëntenstroom naar de zee een boost hebben gegeven aan de primaire productiviteit, een maatstaf voor hoe snel planten en algen koolstofdioxide en zonlicht absorberen, omzetten in nieuwe biomassa – en daarbij zuurstof vrijgeven.”

De verandering heeft mogelijk Graptolieten gedood. “Hoewel meer zuurstof echt gunstig is voor veel organismen, verliest graptoliet zijn lage Zuurstof Sperling zei dat de habitat hun toevluchtsoord was. “Elke verandering in het milieu zal winnaars en verliezers hebben. Misschien zijn de Graptolieten de verliezers.”