Oude rotsen uit Tennessee onthulden dat de rotatie en baan van de aarde rond de zon de timing van oceanische dode zones in een massale uitsterving van het zeeleven ongeveer 370 miljoen jaar geleden beheersten.

Onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Alabama, de bevindingen hebben belangrijke implicaties voor moderne oceanen. De resultaten van het onderzoek zijn deze week online gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven . De studie toont aan dat de zuurstofuitputting in de oceaan niet permanent was tijdens het massale uitsterven, nogal dode zones kwamen voor in periodieke episodes die werden gereguleerd door astronomische forcering.

"Het bestuderen van oude dode zones helpt ons te begrijpen hoe moderne dode zones, veroorzaakt door menselijke activiteiten, de evolutie van mariene ecosystemen over een lange periode vormgeven, " zei Dr. Yuehan Lu, UA universitair hoofddocent geologische wetenschappen en corresponderende auteur van het artikel.

Dode zones zijn zuurstofarme wateren waar het meeste zeeleven sterft. Tegenwoordig is bekend dat dode zones het kustecosysteem bedreigen, maar men denkt ook dat ze de directe oorzaak zijn van de massa-extinctie in het Laat-Devoon die 370 tot 360 miljoen jaar geleden plaatsvond, een van de vijf geregistreerde massa-extincties op aarde.

Het onderzoek identificeerde een verband tussen wat astronomische forcering wordt genoemd en het massaal uitsterven van ondiep zeeleven tijdens de periode. Het is de eerste studie in zijn soort om de cycli van land-zee-interacties tijdens het evenement te identificeren.

"We verzamelden monsters met de hoogst mogelijke resolutie, en dankzij de bemonsteringsstrategie konden we de periodiciteit identificeren die verband houdt met astronomische forcering, " zei Dr. Man Lu, een postdoctoraal onderzoeker aan de UA en hoofdauteur van het artikel.

Tijdens de periode van de geschiedenis van de aarde die bekend staat als het Laat-Devoon waren er drie grote landmassa's, met het huidige Noord-Amerika verweven met Groenland en een groot deel van Europa. Het was tijdens deze periode dat een van de "Big Five" uitstervingsgebeurtenissen plaatsvond toen enorme aantallen zeedieren dichter bij het land leefden, zoals trilobieten en koralen, stierf in twee golven. De reden voor deze uitstervingen wordt nog steeds intensief besproken.

Astronomische forcering is de langzame impact van de veranderingen in de rotatie van de aarde, beweging, kantelen en draaien rond de zon in de tijd, veroorzaakt cyclische variatie in de distributie van zonne-energie die de aarde bereikt. Bijgevolg, cyclische veranderingen in klimaatpatronen vinden plaats op aarde. Het fenomeen komt periodiek voor in wat bekend staat als Milankovitch-cycli.

Het speurwerk van de onderzoekers omvatte het verzamelen van elke centimeter monsters en het analyseren van sporen van biomarkers die op de rots waren achtergebleven. Deze biomarkers, ook wel bekend als "moleculaire fossielen, "zijn afkomstig van landplanten, zeealgen en bacteriën die gedijen in zuurstofarme omgevingen. Ze bevatten kernstructuren die resistent genoeg zijn om gedurende honderden miljoenen jaren bewaard te blijven, waardoor de reconstructie van de omgeving van land en zee ongeveer 370 miljoen jaar geleden mogelijk was.

Het onderzoeksteam berekende cycli van biomarkers door de tijd. Ze vonden astronomische forcing sets cycli van 17, 000 en 21, 000 jaar voor mariene dode zones door de fluxen van materialen van het land die de oceaan bereiken te timen. Die terrestrische fluxen leveren extra voedingsstoffen en veroorzaken overmatige groei van zeealgen en bacteriën, wat leidt tot zuurstoftekort in de Devoon kustoceanen.

"We ontdekten dat het grootste uitstervingsinterval tijdens het massale uitsterven van het Laat-Devoon zou kunnen voortschrijden met een reeks anoxische gebeurtenissen in de zee waarvan de timing wordt bepaald door de orbitale kracht van de aarde, " zei Dr. Takehito Ikejiri, een paleontoloog met UA's geologische wetenschappen en Alabama Museum of Natural History die aan dit project heeft gewerkt.