W zeszłym tygodniu doniesiono o ważnym odkryciu w tym samym numerze Science, co nowe badania na Ardipithecusie, i niestety przyćmione przez wiadomość o 4-milionowym hominidzie. To odkrycie może okazać się jeszcze ważniejsze, ponieważ odnosi się nie do ewolucji pojedynczego gatunku, ale do ogólnego odzyskiwania życia na Ziemi po jednej z największych katastrof w historii.
Mam na myśli artykuł Julio Sepúlveda i innych, zatytułowany „Gwałtowny powrót produkcji morskiej po masowym wyginięciu kredy i paleogenu”.
Sepúlveda i koledzy zbadali osady morskie w Danii, które datują się na okres po masowym wyginięciu KT. Wydarzenie to polegało na uderzeniu w Ziemię dużej asteroidy 65 milionów lat temu, a następnie wyginięciu wielu gatunków, w tym wszystkich dinozaurów. Uważa się, że po tym wydarzeniu nastąpił ogromny spadek aktywności biologicznej w oceanach, ponieważ słońce było w dużej mierze zasłonięte, co ogranicza fotosyntezę glonów żyjących w oceanach. Bez słońca glony wymarłyby, a bez glonów, które stanowią podstawę oceanicznego łańcucha pokarmowego, inne formy życia w oceanie wymarłyby lub stałyby się bardzo rzadkie. Powszechnie akceptowane rekonstrukcje tego, co się wydarzyło, wskazują, że to wymieranie oceanów rzeczywiście się wydarzyło i że ekosystemy otwartego oceanu zajęły nawet trzy miliony lat. (Uważano, że ekosystemy przybrzeżne znacznie szybciej się odradzają). Względnie pozbawiony życia otwarty ocean po zderzeniu jest czasami określany jako „ocean Stangelove” w odniesieniu do postaci z apokaliptycznego filmu „Dr. Strangelove”.
Poprzednie badania opierały się jednak na badaniu skamielin organizmów morskich, w tym glonów, które pozostawiają łatwo skamieniały „szkielet” krzemionki, które rzeczywiście są rzadkie przez bardzo długi czas po uderzeniu. Możliwe jest jednak, że niektóre rodzaje organizmów, które nie pozostawiają po sobie skamielin, takie jak cynobacteria, były obfite i pozostały niewykryte w zapisie kopalnym.
W pracy Sepúlveda i współpracowników wykorzystano inny rodzaj dowodów do poszukiwania aktywności biologicznej otwartego oceanu i stwierdzono, że jest to obficie, prawdopodobnie w ciągu stulecia po zderzeniu. Jeśli okaże się to prawdą, to ciemnienie nieba po uderzeniu musiało być dość krótkoterminowe, a obserwowane długoterminowe zakłócenie ekosystemów oceanicznych musi mieć inne wytłumaczenie.
„Pierwotna produktywność wróciła szybko, przynajmniej w badanym środowisku” - twierdzi Roger Summons, jeden z autorów artykułu. „Atmosfera musiała szybko ustąpić. Ludzie będą musieli przemyśleć proces odbudowy ekosystemów. Nie może to być po prostu brak zapasów żywności”.
Metoda zastosowana przez ten zespół badawczy polegała na szukaniu izotopowo odrębnych materiałów w zbadanych osadach oceanicznych, a także molekuł, które mogły powstać tylko z żywych stworzeń.
Osady, na które patrzyli, składają się z 37-centymetrowej warstwy gliny w Danii. W obrębie tej gliny, która została osadzona w stosunkowo płytkich środowiskach przybrzeżnych, znajdują się cząsteczki węglowodorów wytwarzane przez żywe organizmy, które są dość dobrze zachowane od 65 milionów lat temu. Cząsteczki te wskazują na istnienie ekstensywnej otwartej fotosyntezy oceanicznej, która nie byłaby możliwa w modelu „oceanu Strangelove'a”.
Sposób działania analizy można zrozumieć w ten sposób: ocean ma dużo rozpuszczonego węgla. Węgiel ten występuje w postaci więcej niż jednego izotopu. Izotop jest wersją pierwiastka, który jest tylko trochę inny w swoim składzie jądrowym, a większość pierwiastków lżejszych od uranu ma wiele nieradioaktywnych izotopów. Gdyby nie było życia w oceanie, węgiel osiągnąłby pewną równowagę w stosunku do proporcji każdego izotopu, więc osady zawierające węgiel miałyby przewidywalny stosunek tych izotopów. (Uwaga: nie ma to nic wspólnego z datowaniem radiowęglowym. Więcej informacji na temat potencjalnych nieporozumień związanych z tym problemem można znaleźć w tym blogu).
Żywe formy wykorzystują węgiel, ale kiedy węgiel jest pobierany z otaczającego środowiska, niektóre izotopy są włączane do tkanki biologicznej łatwiej niż inne. Które izotopy są wykorzystywane i w jaki sposób przez systemy biologiczne, i dokładny powód tego, jest złożony i wykracza daleko poza zwykły post na blogu! Wystarczy powiedzieć, że gdy geochemik patrzy na próbkę węgla, używając bardzo czułych instrumentów, może stwierdzić, czy węgiel pochodzi z układu niebiologicznego czy z układu biologicznego. Poza tym można nawet powiedzieć, jaki rodzaj układu biologicznego jest reprezentowany.
Zespół Sepúlvedy był w stanie powiedzieć, że węgiel w tych osadach po zderzeniu mógł zostać zgromadzony tylko w tych węglowodorach (i innych związkach) w funkcjonującym ekosystemie otwartego oceanu z dużą ilością glonów fotosyntezy w całkiem dobrym klipie. Ponieważ osady te zostały zdeponowane zaraz po zderzeniu, teoria oceanu „Strangelove” z rozległym bez życia morzem jest wysoce nieprawdopodobna.
