Zuurstof heeft zo'n 400 miljoen jaar geleden voor een frisse wind gezorgd bij de studie van de evolutie van de aarde.

Een team van onderzoekers, waaronder een faculteitslid en postdoctoraal fellow van de Washington University in St. Louis, ontdekte dat zuurstofniveaus lijken te stijgen op ongeveer hetzelfde moment als een drievoudige toename van de biodiversiteit tijdens de Ordovicium-periode, tussen 445 en 485 miljoen jaar geleden, volgens een studie gepubliceerd op 20 november in Natuur Geowetenschappen .

"Deze oxygenatie wordt ondersteund door twee benaderingen die grotendeels onafhankelijk van elkaar zijn, het gebruik van verschillende sets geochemische records en het voorspellen van dezelfde hoeveelheid oxygenatie vond plaats op ongeveer hetzelfde moment als diversificatie, " zei Cole Edwards, de hoofdonderzoeker van een onderzoek dat werd uitgevoerd toen hij een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium was onder de senior auteur van het artikel, David Fike, universitair hoofddocent Earth and Planetary Sciences in Arts &Sciences. De andere auteurs zijn Matthew Saltzman van de Ohio State University en Dana Royer van de Wesleyan University in Connecticut.

"We hebben een ander verband gelegd tussen biodiversificatie en zuurstofniveaus, maar deze keer tijdens het Ordovicium, waar bijna-moderne zuurstofniveaus ongeveer 455 miljoen jaar geleden werden bereikt, " zei Eduard, assistent-professor in geologische en milieuwetenschappen aan de Appalachian State in Boone, NC "Er moet worden benadrukt dat dit waarschijnlijk niet de enige reden was waarom diversificatie in die tijd plaatsvond. Het is waarschijnlijk dat andere veranderingen, zoals oceaankoeling, verhoogde toevoer van voedingsstoffen naar de oceanen en predatiedruk - werkten samen om het dierlijk leven miljoenen jaren te laten diversifiëren."

Deze explosie van diversiteit, erkend als het Great Ordovician Biodiversification Event, zorgde voor de opkomst van verschillende soorten zeeleven, enorme verandering tussen soortenfamilies en typen, evenals veranderingen aan de aarde, beginnend op de bodem van de oceaanbodem. Asteroïde-inslagen behoorden tot de vele verstoringen die werden bestudeerd als de redenen voor zo'n explosie van verandering. Edwards, Fike en anderen wilden het verband tussen zuurstofniveaus in de oceaanatmosfeer en diversiteitsniveaus van dieren door de diepe tijd blijven onderzoeken.

Het schatten van dergelijke zuurstofniveaus is bijzonder moeilijk:er is geen manier om de samenstelling van oude atmosferen of oceanen rechtstreeks te meten. Tijdmachines bestaan ​​alleen in fictie.

Met behulp van geochemische proxy's, hoge resolutie gegevens en chemische handtekeningen bewaard in carbonaatgesteenten gevormd uit zeewater, de onderzoekers waren in staat om een ​​zuurstoftoename te identificeren tijdens de Midden- en Laat-Ordoviciumperiode - en een snelle stijging, op dat. Ze noemen een toename van bijna 80 procent in zuurstofniveaus waar zuurstof ongeveer 14 procent van de atmosfeer uitmaakte tijdens de Darriwiliaanse fase (Midden-Ordovicium 460-465 miljoen jaar geleden) en steeg tot 24 procent van de atmosfeer tegen het midden van Katia. (Laat-Ordovicium 450-455 miljoen jaar geleden).

"Deze studie suggereert dat het zuurstofgehalte in de lucht miljoenen jaren na de Cambrische explosie niet het moderne niveau bereikte en handhaafde. die traditioneel wordt gezien als de tijd dat de oceaanatmosfeer zuurstofrijk was, " zei Edwards. "In dit onderzoek, laten we zien dat de zuurstofvoorziening van de atmosfeer en de ondiepe oceaan miljoenen jaren duurde, en alleen toen ondiepe zeeën steeds meer zuurstof kregen, konden de belangrijkste impulsen van diversificatie plaatsvinden."

De chemische handtekeningen die dienden als proxy's voor opgeloste anorganische koolstof omvatten gegevens uit geologische omgevingen variërend van het Great Basin in het westen van de Verenigde Staten, naar het noorden en oosten van de VS, naar Canada en zijn Maritimes, evenals Argentinië op het zuidelijk halfrond en Estland op het oostelijk halfrond. Nevada, Utah, Oklahoma, Missouri (New London noord en Highway MM ten zuiden van St. Louis), Iowa, Ohio, West Virginia en Pennsylvania behoorden tot de datapunten in de VS.

De onderzoekers concludeerden dat het onduidelijk bleef of de verhoogde oxygenatie een direct effect had op het dierenleven, of zelfs als het een passief effect had door, zeggen, uitbreiding van de zuurstofrijke ecospace. Het is dus moeilijk op te lossen als temperatuur, verhoogde oxygenatie of iets anders diende als motor voor biodiversificatie. Maar de bevindingen toonden aan dat zuurstof zeker piekte in de tijden van enkele van de grootste veranderingen.

"Zuurstof en dierlijk leven zijn altijd met elkaar verbonden geweest, maar de meeste aandacht ging uit naar hoe dieren zijn ontstaan, " zei Saltzman, professor en schooldirecteur van Earth Sciences aan de Ohio State. "Ons werk suggereert dat zuurstof misschien net zo belangrijk is geweest om te begrijpen hoe dieren zo divers en overvloedig zijn geworden."