Oxigenul din adâncurile oceanelor a fluctuat timp de milioane de ani după apariția animalelor

Apariția și evoluția primelor animale sunt strâns legate de schimbările care au avut loc în oceanele planetei. Mult timp, oamenii de știință au considerat că o creștere importantă și de durată a nivelului de oxigen din apele marine a fost una dintre condițiile esențiale pentru dezvoltarea vieții complexe.

Un studiu recent aduce însă o perspectivă diferită asupra acestui proces. Analizând roci formate pe fundul mărilor în urmă cu sute de milioane de ani, cercetătorii au descoperit că oxigenul din adâncurile oceanice nu a crescut în mod constant. Dimpotrivă, au existat perioade în care s-a acumulat, urmate de intervale în care a dispărut din nou.

Rezultatele sugerează că numeroase forme de viață marină au continuat să evolueze chiar și în condițiile în care fundul oceanului nu beneficia de o cantitate mare și stabilă de oxigen. Descoperirea ar putea schimba modul în care specialiștii explică unele dintre cele mai importante etape din istoria vieții pe Pământ.

Oxigenul din oceane nu a crescut constant după apariția primelor animale

Explozia cambriană, petrecută în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani, a reprezentat o perioadă importantă în evoluția vieții. În acest interval au apărut și s-au diversificat numeroase grupuri de animale, iar ecosistemele marine au devenit tot mai complexe.

O explicație des întâlnită în cercetările anterioare susținea că această diversificare a fost favorizată de o creștere semnificativă a concentrației de oxigen din oceane. Se considera că oxigenarea apelor a permis organismelor să dezvolte structuri mai complexe și să susțină activități care consumă mai multă energie.

Vezi și: Ce se întâmplă cu hrana care ajunge în cele mai adânci zone ale oceanului. Descoperirea care schimbă teoriile despre viața marină

Cercetătorii au identificat fluctuații care au continuat mult după încheierea Cambrianului. Prin urmare, evoluția animalelor nu poate fi explicată doar prin presupunerea că fundul oceanelor a devenit, la un moment dat, bogat în oxigen și a rămas astfel.

Cum au reușit oamenii de știință să afle cât oxigen exista în oceanele străvechi

Studiul a fost coordonat de Chadlin Ostrander, profesor asistent în cadrul Departamentului de Geologie și Geofizică al Universității din Utah. Echipa sa a analizat roci formate din sedimente depuse pe fundul oceanului în urmă cu aproximativ 485-380 de milioane de ani.

Specialiștii nu au putut măsura direct concentrația de oxigen din acele ape, deoarece este vorba despre perioade extrem de îndepărtate. În schimb, au folosit o metodă geochimică prin care au urmărit urmele lăsate de condițiile de oxigenare în compoziția rocilor.

Un element important în această analiză a fost taliul, un metal greu care se găsește în cantități foarte mici în roci. Acesta există în mai multe forme, care diferă ușor prin masa lor.

Cercetătorii au urmărit raportul dintre aceste forme pentru a identifica schimbările care au avut loc în apa oceanului. Atunci când anumite minerale pe bază de mangan se depun pe fundul mării, ele rețin cu precădere una dintre formele taliului. Acest proces poate oferi indicii despre cantitatea de oxigen prezentă în apă.

Mineralele respective se pot păstra în sedimente doar dacă există suficient oxigen în mediul înconjurător. Dacă oxigenul dispare chiar și pentru o perioadă scurtă, ele se pot dizolva. Astfel, compoziția chimică a rocilor păstrează informații despre condițiile în care s-au format sedimentele.

Ce au arătat analizele realizate pe rocile vechi de sute de milioane de ani

Pentru cercetare, echipa a analizat 82 de probe de șist provenite din zona râului Peel, din regiunea Yukon, Canada. Alte 44 de probe au fost colectate din mai multe locuri, printre care Letonia, Libia, Țara Galilor și statul american Montana.

Rezultatele au scos la iveală o perioadă în care oxigenul pare să fi ajuns în cantități importante chiar și în zonele foarte adânci ale oceanului. Cele mai relevante indicii au fost identificate în roci formate între aproximativ 405 și 386 de milioane de ani în urmă.

O probă de șist din bazinul Appalachian, formată în urmă cu aproximativ 388 de milioane de ani, a prezentat valori deosebit de scăzute ale taliului. Potrivit calculelor cercetătorilor, acestea indică faptul că apele bogate în oxigen ar fi acoperit o suprafață mult mai mare de 30% din fundul oceanului. Fenomenul nu s-ar fi limitat la zonele apropiate de țărm, ci ar fi ajuns și în regiunile de mare adâncime.

Totuși, această schimbare nu a fost permanentă. În jurul anului 378 de milioane de ani în urmă, valorile au revenit la nivelurile obișnuite și au rămas astfel în straturile de rocă analizate ulterior. Acest lucru sugerează că o mare parte a apelor adânci ar fi pierdut din nou oxigenul.

Pentru a verifica dacă rezultatele nu au fost influențate de particularitățile unei singure regiuni, cercetătorii au comparat probe din zone diferite. Au observat că schimbările apăreau atât în sedimentele din Yukon, cât și în cele din bazinul Appalachian. Această asemănare susține ideea că fenomenul a avut o amploare mai mare și nu a fost doar o particularitate locală.

Vezi și: Păr uman transformat în barieră împotriva poluării. Soluția ingenioasă testată în Brazilia pentru protejarea oceanului

Animalele au continuat să evolueze chiar și în lipsa unei oxigenări constante

Una dintre cele mai importante concluzii ale studiului este că evoluția vieții marine nu a depins neapărat de existența unor cantități mari de oxigen în adâncurile oceanelor, pe perioade foarte lungi.

În intervalul analizat, organismele marine deveniseră deja mai complexe. Unele forme de viață aveau dimensiuni mai mari și desfășurau activități care necesitau un consum ridicat de energie.

Cu toate acestea, dovezile geologice nu indică existența unei oxigenări stabile a apelor adânci. Evoluția biologică a continuat chiar dacă mediul marin a trecut prin perioade succesive de schimbare.

Această observație pune sub semnul întrebării explicațiile potrivit cărora dezvoltarea animalelor complexe ar fi fost posibilă doar după ce oxigenul s-a răspândit în mod constant în întregul ocean.

De altfel, există și alte descoperiri care arată că diversitatea animalelor a început să se contureze înainte de explozia cambriană. Fosile și urme de activitate biologică descoperite în roci foarte vechi sugerează că unele grupuri de animale existau deja cu milioane de ani înainte de această perioadă.

Când au devenit adâncurile oceanelor bogate în oxigen

Cercetătorii au stabilit că oxigenul nu a ajuns să se mențină în mod stabil în cele mai adânci zone ale oceanului decât după aproximativ 380 de milioane de ani în urmă.

Momentul exact în care s-a produs această schimbare rămâne însă necunoscut. Echipa nu a reușit să stabilească data precisă la care oxigenarea permanentă a devenit o caracteristică a apelor adânci.

Există și alte limite ale cercetării. Probele de rocă analizate acoperă intervale mari de timp, iar echipa a avut, în medie, doar o probă pentru aproximativ fiecare 450.000 de ani. Din acest motiv, unele fluctuații ar fi putut fi mai ample sau mai rapide decât arată înregistrările geologice.

O altă posibilitate luată în calcul este ca taliul să fi circulat prin apa oceanului într-un ritm care să nu fi permis sedimentelor să păstreze întotdeauna o imagine completă a condițiilor existente. Cercetătorii consideră însă că această explicație este puțin probabilă, având în vedere rezultatele obținute din mai multe regiuni.

De ce este importantă această descoperire pentru înțelegerea evoluției vieții

Studiul oferă o perspectivă nouă asupra relației dintre oxigen și evoluția organismelor marine. Până acum, creșterea concentrației de oxigen din oceane era considerată un factor esențial pentru apariția și diversificarea animalelor complexe.

Noile date arată că această legătură nu a fost atât de simplă. Viața marină s-a dezvoltat într-un mediu în care condițiile chimice se schimbau, iar oxigenul din apele adânci nu era întotdeauna disponibil în cantități mari.

Pentru a înțelege mai bine când și cum s-a produs oxigenarea permanentă a oceanelor, specialiștii spun că sunt necesare noi analize ale rocilor formate în perioadele geologice ulterioare. În special, sunt importante înregistrările care acoperă intervale mai scurte de timp și care pot surprinde mai exact fluctuațiile.

Cercetarea, publicată în revista științifică Science Advances, contribuie la reconstruirea condițiilor de mediu în care au apărut și s-au diversificat primele forme de viață animală. Concluzia principală este că evoluția organismelor marine a fost posibilă chiar și în condițiile în care adâncurile oceanului au rămas, pentru perioade îndelungate, relativ sărace în oxigen.

Sursa: earth.com