Fosfor is een van de elementen die cruciaal is voor de opbouw van organismen en hun metabolisme. De cyclus door de omgevingen is ook een van de best begrepen. Het kwam echter bij de Tsjechische paleontologen Peter Kraft en Michal Mergl op dat er nog steeds wat witte plekken op de kaart konden zijn van ons begrip van zo'n fundamenteel proces. Hun publicatie, die een nieuwe kijk geeft op de veranderingen in de fosforcyclus in de loop van de geologische tijd, werd onlangs gepubliceerd in Trends in Ecology &Evolution .

In een uitgebreide studie van interessante maar nog weinig bekende Devoon-fossielen met fosfatische schelpen uit het Praagse bekken in de Tsjechische Republiek, bespraken Kraft en Mergl hun voorkomen in het geologische verleden. Dit waren meestal welbekende feiten, waaronder de geleidelijke achteruitgang die culmineerde aan het einde van het vroegpaleozoïcum tijdens het Devoon.

Ze merkten echter ook op dat sommige groepen, vertegenwoordigd in de oudere lagen door grote exemplaren, dwergvormen produceerden in het Devoon. Het was alsof ze het materiaal voor schelpen misten. De logische vraag werd gesteld:waarom? De kwestie van het radicale verlies van fosfor in het milieu bleek zo intrigerend dat beide auteurs de verschillende hoeken van de cyclus van dit element in detail gingen bestuderen. Dit bijproduct van hun oorspronkelijke onderzoek groeide zo uit tot een onafhankelijk onderzoeksproject.

"De fosforcyclus is een van de fundamentele elementaire cycli die, onder andere, een sleutelrol spelen in de biologie van oceanen. Daarom [zijn] er een aantal studies over. Het probleem is echter dat de overgrote meerderheid van hen onderzoeken de fosforcyclus van het 'menselijke tijdperk', die de hele cyclus aanzienlijk heeft veranderd. Daarom hebben we besloten om een ​​synthetisch model van het door fosfor beïnvloede evolutionaire verhaal voor publicatie aan te bieden", legt Kraft van het Institute of Geology and Paleontology uit. , Faculteit Wetenschappen, Charles University, Praag.

Uit gepubliceerde studies blijkt duidelijk dat de beschikbaarheid van fosfor in het milieu een duidelijke grens stelt aan de uitbreiding van het leven. En aangezien de beschikbaarheid van dit element zowel korte- als langetermijnprocessen kan beïnvloeden, hebben de auteurs besloten om de rol van fosfor in drie fasen van de evolutie van het leven in de oceanen te bespreken.

De eerste fase is het late Precambrium (Ediacaran-periode), gekenmerkt door een gemakkelijke beschikbaarheid van fosfor en talrijke fosfaatophopingen. In combinatie met een toename van het zuurstofgehalte kan het worden beschouwd als een van de belangrijkste oorzaken van het ontstaan ​​van meercellige organismen.

Het vroege Paleozoïcum was een kritiek tijdperk van de fosforcyclus vanwege de intense betrokkenheid van biota bij zijn dynamiek. In het begin was fosfor gemakkelijk in grote hoeveelheden beschikbaar en daarom hadden veel groepen de mogelijkheid om externe fosfaatschillen te bouwen. Dit heeft zeer waarschijnlijk bijgedragen aan het verhaal van de Cambrische explosie, een periode waarin vertegenwoordigers van bijna alle dierlijke phyla in relatief korte tijd in het fossielenbestand verschenen. Het Cambrium was dus een "gouden eeuw" voor organismen met externe fosfaatschillen.

Tijdens de Ordovicium-periode begon het leven echter aanzienlijk te veranderen, met het zogenaamde Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE) dat zowel het aantal taxa als het aantal individuen enorm uitbreidde. Hier verschoof het belangrijkste gebruik van fosfor:het was nodig in celstructuren en externe fosfaatschillen begonnen een luxe te worden. Dit proces werd versneld door de opkomst en evolutionaire diversificatie van gewervelde dieren, die, hoewel ze veel fosfor nodig hebben, er beter mee om konden gaan. Deze tweede evolutionaire fase culmineerde in de explosie van gewervelde dieren tijdens de Devoon nekton-revolutie en markeerde het verval van groepen met externe fosfaatschillen.

Het daaropvolgende tijdperk vanaf het einde van het Paleozoïcum tot heden wordt gekenmerkt door een beperkte maar ook selectieve beschikbaarheid van fosfor in de zeeën en oceanen. Geologische processen zoals de Variscan (400-300 Ma) en de Alpine orogenies (80 Ma tot heden) hebben de toevoer van fosfor naar de oceanen enorm geholpen. Het vermogen van fosfor om de oceanen te bereiken vanuit de belangrijkste bron in de rotsen van de ontblootte continenten werd echter belemmerd door de verspreiding van vegetatie op het land en andere invloeden zoals het klimaat in deze tijden. Het belangrijkste was dat het geconcentreerd was in organismen in de waterkolom. En pelagische gewervelde dieren waren het belangrijkste 'filter'.

"Het is heel interessant dat fluctuaties in de fosforbeschikbaarheid in de post-Devoon-periodes invloed hadden op linguliforme brachiopoden, die niet alleen wisten te overleven met een externe fosfaatschil, maar ook een tijdelijk herstel registreerden tijdens het Tertiair", legt Mergl van de Faculteit Educatie uit. van de Universiteit van West-Bohemen in Pilsen. + Verder verkennen

Graslanden in het piekdistrict vormen de sleutel tot wereldwijde plantendiversiteit