Οι μαζικές εξαφανίσεις ειδών της Γης μοιράζονται ένα εκπληκτικό κρυφό μοτίβο
Μια μελέτη που εκτείνεται σε διάστημα 539 εκατομμυρίων ετών αποκαλύπτει ένα κρυφό μοτίβο που συνδέει τις σημαντικές αλλαγές στο κλίμα και τον κύκλο του άνθρακα της Γης με περιόδους κατά τις οποίες η ζωή ήταν πιο ευάλωτη.
Κάθε μαζική εξαφάνιση ειδών συνοδεύεται από έναν συγκεκριμένο ένοχο. Στο τέλος της Κρητιδικής περιόδου ήταν ένας αστεροειδής· στο τέλος της Πέρμιας περιόδου, μια μακρά σειρά ηφαιστειακών εκρήξεων στη Σιβηρία.
Μια νέα μελέτη των τελευταίων 539 εκατομμυρίων ετών δείχνει σε ποια κατάσταση βρισκόταν ο πλανήτης όταν έφτασε ο καθένας από αυτούς.
Το κλίμα και ο κύκλος του άνθρακα της Γης είχαν μόνο 5 μακρόβιες καταστάσεις σε όλο αυτό το διάστημα και η ζωή ήταν στην πιο εύθραυστη κατά τη διάρκεια των εναλλαγών μεταξύ τους.
Η ομάδα συγκεντρώθηκε σε μια ομάδα μελέτης στο Εδιμβούργο που φιλοξενήθηκε από το Διεθνές Κέντρο Μαθηματικών Επιστημών , όπου μαθηματικοί, παλαιοντολόγοι και ειδικοί σε μοντελοποίηση κλίματος εργάστηκαν πάνω στο ίδιο πρόβλημα.
Ο Ιβάν Σουντάκοφ, μαθηματικός στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο του Ηνωμένου Βασιλείου, είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης. Σε συνέντευξή του εξήγησε με σαφήνεια τις εξελικτικές επιπτώσεις.
Ο Αντρέι Σπιριντόνοφ, καθηγητής παλαιοντολογίας και επιστήμης των συστημάτων της Γης στο Πανεπιστήμιο του Βίλνιους , ανέπτυξε το μέρος της ανάλυσης που αξιολογεί την υγεία της βιόσφαιρας.
«Υπάρχει προβλεψιμότητα στη μακροπρόθεσμη εξελικτική δυναμική και αυτή πηγάζει από τη σύζευξη με τον μακροπρόθεσμο κύκλο του άνθρακα και τις κλιματικές καταστάσεις», δήλωσε ο Σπιριντόνοφ.
Το κλίμα της Γης άλλαξε με ραγδαίους ρυθμούς
Οι χημικοί διαβάζουν δύο αναλογίες στο ανθρακικό πέτρωμα που σχηματίστηκε στον αρχαίο πυθμένα της θάλασσας. Η μία καταγράφει περίπου πόσο ζεστός ήταν ο ωκεανός και η άλλη πώς κινήθηκε ο άνθρακας μέσα σε αυτόν.
Η ομάδα κατένειμε και τα δύο ρεκόρ ομοιόμορφα, σε 1.140 σημεία, ένα κάθε 472.000 χρόνια, μέχρι πριν από 538,5 εκατομμύρια χρόνια. Στη συνέχεια, συνέκριναν κάθε στιγμή με όλες τις άλλες.
Σχεδιασμένες ως πλέγμα, οι απαντήσεις εμφανίζονται σε μπλοκ. Μέσα σε ένα από αυτά, το σύστημα επιστρέφει συνεχώς στις συνθήκες στις οποίες βρισκόταν πριν.
Τα όρια έπεσαν πριν από περίπου 447, 358, 239 και 57 εκατομμύρια χρόνια. Ένας γεωλόγος θα αναγνώριζε την ακολουθία: το θερμό πρώιμο Παλαιοζωικό, μια ύστερη Παλαιοζωική εποχή των παγετώνων, ο κόσμος του θερμοκηπίου των δεινοσαύρων και ο σημερινός ψυχρότερος κόσμος.
Η ομάδα επίσης σχεδίασε τη θερμοκρασία σε σχέση με το διοξείδιο του άνθρακα.
Κάθε κατάσταση ομαδοποιείται στη δική της περιοχή αυτού του γραφήματος και όχι κατά μήκος μίας καμπύλης. Εάν αυτό ισχύει, η θέρμανση από μια δεδομένη αύξηση του CO2 εξαρτάται από την κατάσταση στην οποία βρίσκεται ο πλανήτης.
Μόνο τέσσερις πολιτείες μπορούσαν να ελεγχθούν με αυτόν τον τρόπο, επειδή το αρχείο CO2 δεν ξεπερνά τα 420 εκατομμύρια χρόνια περίπου.
Προειδοποιητικά σημάδια πριν από τις μεγαλύτερες κρίσεις
Ένα σύστημα κοντά σε έναν διακόπτη συμπεριφέρεται με έναν χαρακτηριστικό τρόπο. Οι μικρές διαταραχές σταματούν να εξασθενούν τόσο γρήγορα, επομένως κάθε ταλάντωση σε ένα δίσκο μοιάζει περισσότερο με την ταλάντωση που προηγείται.
Οι ερευνητές που μελετούν τα σύγχρονα σημεία καμπής παρακολουθούν ακριβώς αυτό. Η ομάδα το μέτρησε εδώ μέσα σε ένα παράθυρο πλάτους 20 εκατομμυρίων ετών, όπου μια αυξανόμενη τιμή σημαίνει ότι το σύστημα ανακάμπτει πιο αργά από μια διαταραχή.
Αυτά τα διαστήματα προειδοποίησης δεν συμπίπτουν τυχαία. Συγκεντρώνονται γύρω από το τέλος του Ορδοβίκιου, το ύστερο Παλαιοζωικό, το τέλος του Τριαδικού και την θερμή αιχμή μεταξύ του Παλαιοκαινού και του Ηώκαινου.
Στον γεωλογικό χρόνο, οι εναλλαγές μεταξύ των κλιματικών καταστάσεων ήταν γρήγορες. Καταστάσεις που είχαν διαρκέσει δεκάδες έως εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια υποχώρησαν σε διάστημα μερικών εκατομμυρίων ετών. Στη χρονική κλίμακα της ζωής ενός ζώου, αυτές ήταν μακρόχρονες αλλαγές.
«Αυτές οι μεταβάσεις ήταν απίστευτα αργές στις χρονικές κλίμακες των οργανισμών και θα ήταν ανεπαίσθητες για τα ζώα που ζούσαν κατά τη διάρκεια αυτών των χρονικών περιόδων», δήλωσε ο Σπιριντόνοφ.
Είπε ότι τα προειδοποιητικά σήματα υποδηλώνουν ισχυρό τρεμόπαιγμα μεταξύ των κλιματικών καταστάσεων, μερικά από τα οποία είναι αρκετά σοβαρά ώστε να ονομαστούν μαζική εξαφάνιση.
Οι κορυφές ευπάθειας ταιριάζουν με τις Πέντε Μεγάλες
Η μέτρηση μόνο των εξαφανίσεων χάνει τα μισά από αυτά που κάνει μια βιόσφαιρα που έχει υποστεί στρες. Η ομάδα συνδύασε τον ρυθμό με τον οποίο εξαφανίστηκαν τα γένη με τον ρυθμό με τον οποίο εμφανίστηκαν νέα και στη συνέχεια ζύγισε αυτόν τον κύκλο ζωής με την ποικιλομορφία που υπήρχε εκείνη την εποχή.
Ένα υψηλό σκορ σημαίνει ότι η ζωή ανανεωνόταν γρήγορα σε σχέση με την ποικιλία που είχε σε απόθεμα.
Ένα γένος είναι μια ομάδα στενά συγγενικών ειδών και το αρχείο απολιθωμάτων παρακολουθεί τα γένη πολύ πιο αξιόπιστα από ό,τι τα μεμονωμένα είδη.
Οι μετρήσεις εδώ προήλθαν από θαλάσσια ασπόνδυλα που έχουν καταγραφεί στη Βάση Δεδομένων Παλαιοβιολογίας . Τίποτα που να έζησε στην ξηρά δεν περιλαμβάνεται σε αυτόν τον αριθμό.
Η ομάδα πραγματοποίησε την ίδια δοκιμή με δύο αντίπαλες μεθόδους καταμέτρησης, οι οποίες διαφωνούν ως προς τον τρόπο χειρισμού ενός αποσπασματικού αρχείου απολιθωμάτων. Και οι δύο συμφώνησαν.
Η ευπάθεια κορυφώθηκε στο πρώιμο και μέσο Παλαιοζωικό. Κορυφώθηκε ξανά στο όριο Πέρμιας-Τριαδικής περιόδου, όπου η εξαφάνιση στο τέλος της Πέρμιας περιόδου σκότωσε έως και το 95% των ειδών. Από την Πρώιμη Τριαδική περίοδο και μετά, η βαθμολογία μειώθηκε και συνέχισε να μειώνεται.
Κάθε διάστημα αυξημένης εξαφάνισης που εξέτασε η ομάδα είχε βαθμολογία πάνω από το μηδέν, με μία εξαίρεση. Η μικρότερη, στα μέσα του Πλειόκαινου, περίπου 5 έως 2 εκατομμύρια χρόνια πριν, δεν το κάνει.
Ο κόσμος της Κάμβριας παρέμεινε υπό πίεση
Η παλαιότερη από τις πέντε κλιματικές καταστάσεις χρονολογείται από 539 έως 447 εκατομμύρια χρόνια πριν, το χρονικό διάστημα που περιλαμβάνει την Κάμβρια έκρηξη . Οι βαθμολογίες της παραμένουν υψηλές καθ' όλη τη διάρκεια, στο ίδιο επίπεδο με τις τιμές γύρω από την Πέρμια-Τριαδική κρίση.
Ερωτηθείς από το Earth.com γιατί αυτό το τμήμα ξεχωρίζει, ο Σπιριντόνοφ είπε ότι τα κλίματα τότε ήταν εξαιρετικά ζεστά και ασταθή.
Τα γένη εμφανίζονταν και εξαφανίζονταν με υψηλούς ρυθμούς, ενώ η παγκόσμια ποικιλομορφία παρέμεινε σχετικά χαμηλή, και αυτός είναι ο συνδυασμός στον οποίο ο δείκτης βαθμολογείται χειρότερα.
Ο ζεστός κόσμος κατέληξε σε μια μακρά ψύξη και στο τέλος της Ορδοβισιανής εποχής των παγετώνων. Ο Σπριντόνοφ είπε ότι τα ίδια προειδοποιητικά σημάδια εμφανίζονται στους εξελικτικούς ρυθμούς πριν από την Ύστερη Ορδοβισιανή μαζική εξαφάνιση, η οποία εξαφάνισε περίπου το 85% ή περισσότερο των ειδών.
«Προφανώς, η πρώτη από τις κλασικές μαζικές εξαφανίσεις των «Μεγάλων Πέντε» θα μπορούσε ενδεχομένως να είχε προβλεφθεί εκ των προτέρων», πρόσθεσε.
Τα 450 εκατομμύρια χρόνια μετά από αυτήν την εξαφάνιση επαναλαμβάνονται πολύ περισσότερο. Ο Σπιριντόνοφ είπε ότι η διαφορά πιθανότατα σχετίζεται με τα χερσαία φυτά που εγκαταστάθηκαν στις ηπείρους, γεγονός που άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρακας κινείται σε ολόκληρο το σύστημα.
Η σημερινή βιόσφαιρα είναι η πιο ήρεμη που έχει καταγραφεί ποτέ
Αν τρέξετε το ίδιο σκορ τα τελευταία 57 εκατομμύρια χρόνια, παραμένει κάτω από το μηδέν σε όλη τη διάρκεια, εξακολουθώντας να πέφτει στο τέλος. Κανένα άλλο διάστημα δεν έχει τόσο χαμηλό σκορ.
«Η Καινοζωική Εποχή είναι ουσιαστικά αντι-Καμβριανή όσον αφορά την ευαλωτότητα», σημείωσε ο Σπιριντόνοφ.
Είπε ότι η ζωή θα έπρεπε να χειρίζεται καλύτερα μια σοβαρή διαταραχή σε αυτό το πλαίσιο. Η ποικιλομορφία θα έπρεπε να ανακάμπτει ταχύτερα από ό,τι θα συνέβαινε σε άλλες περιόδους, απ' όσο μπορεί να καταλάβει κανείς.
Οι συγγραφείς δίνουν μια σαφή εξήγηση για τη μείωση. Η ποικιλομορφία συνέχισε να αυξάνεται ενώ οι ρυθμοί εξαφάνισης μειώθηκαν, και τα σημερινά γένη τείνουν να είναι μακρόβια.
Τίποτα από αυτά δεν αφορά έναν μόνο ανθρώπινο αιώνα. Το καλύτερο βήμα σε αυτό το κλιματικό αρχείο έχει πλάτος περίπου μισό εκατομμύριο χρόνια.
Τα όρια των κλιματικών ορίων χρειάζονται περισσότερες δοκιμές
Η εναλλαγή μεταξύ καταστάσεων δεν ήταν η άμεση αιτία κάθε μαζικής εξαφάνισης. Σύμφωνα με την ανάγνωση των συγγραφέων, η μακροπρόθεσμη δομή καθορίζει το επίπεδο τάσης υποβάθρου στο οποίο φτάνει μια ηφαιστειακή επαρχία ή ένας αστεροειδής.
Δημιούργησαν τη μέθοδο για παγκόσμια ρεκόρ και όχι για μια ενιαία πλαγιά, όπου τα ελλείποντα στρώματα μπορούν να μιμηθούν μια παγκόσμια αλλαγή.
Τα αρχεία βαθέος χρόνου έχουν ανομοιόμορφα δείγματα και ατελώς χρονολογημένα, επομένως και τα δύο χημικά αρχεία έπρεπε να εξομαλυνθούν και να συμπληρωθούν πρώτα. Επίσης, τα όρια δεν ευθυγραμμίζονται με κάθε κατηγορία εξαφάνισης με τον ίδιο τρόπο.
Κάτω από όλα αυτά κρύβεται ένα πιο βασικό ερώτημα. Κανείς δεν έχει καταλάβει ποιες αναδράσεις διατηρούν μια κατάσταση σταθερή για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια. Ποιος συνδυασμός αργής πίεσης και ξαφνικού κραδασμού την μετατρέπει από τη σωστή κατάσταση είναι επίσης άγνωστο.
Στη συνέχεια, οι συγγραφείς θέλουν να δοκιμάσουν διαφορετικές συνθήκες υποβάθρου με την ίδια σύντομη διαταραχή και να δουν εάν η προκύπτουσα εξαφάνιση αλλάζει σε μέγεθος.
Προς το παρόν, η μελέτη δείχνει πώς άλλαξε ο πλανήτης με την πάροδο του χρόνου, αλλά όχι τι διατήρησε αυτές τις συνθήκες σταθερές για εκατομμύρια χρόνια.
Η πλήρης μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
Transitions between persistent climate–carbon regimes coincide with elevated Phanerozoic biosphere vulnerability- Ivan Sudakow, Corinne Myers, Andrej Spiridonov, Robertas Stankevič, Georg Feulner & Valerie Livina
https://www.nature.com/articles/s41467-026-75655-9
https://www.earth.com/climate/climate-states-mass-extinctions/?ck_subscriber_id=4271623844
