Syre har gett frisk luft åt studiet av jordens utveckling för cirka 400 miljoner miljoner år sedan.

Ett team av forskare, inklusive en fakultetsmedlem och postdoktor från Washington University i St. Louis, fann att syrenivåerna verkar öka ungefär samtidigt som en tredubbling av den biologiska mångfalden under den ordoviciska perioden, mellan 445 och 485 miljoner år sedan, enligt en studie publicerad 20 november i Naturgeovetenskap .

"Denna syresättning stöds av två tillvägagångssätt som mestadels är oberoende av varandra, att använda olika uppsättningar av geokemiska poster och förutsäga samma mängd syresättning inträffade ungefär samtidigt som diversifiering, "sa Cole Edwards, huvudutredaren av en studie som utfördes när han var postdoktor i labbet under tidningens seniorförfattare, David Fike, docent i jord- och planetvetenskap i konst och vetenskap. De andra författarna är Matthew Saltzman från Ohio State University och Dana Royer från Wesleyan University i Connecticut.

"Vi gjorde en annan koppling mellan biologisk mångfald och syrenivåer, men denna gång under Ordovicium där nästan moderna syrenivåer nåddes för cirka 455 miljoner år sedan, "sa Edwards, biträdande professor i geologisk och miljövetenskap vid Appalachian State i Boone, N.C. "Det bör understrykas att detta förmodligen inte var den enda anledningen till att diversifiering inträffade vid den tiden. Det är troligt att andra förändringar - såsom havskylning, ökad näringstillförsel till haven och predationstryck - arbetade tillsammans för att låta djurlivet diversifieras i miljontals år. "

Denna explosion av mångfald, erkänd som den stora ordoviciska biodiversifieringshändelsen, orsakade uppkomsten av olika marina liv, enorm förändring mellan artfamiljer och typer, liksom förändringar på jorden, från botten av havsbotten. Asteroidpåverkan var bland de många störningar som studerades som orsakerna till en sådan explosion av förändring. Edwards, Fike och andra ville fortsätta att undersöka sambandet mellan syrenivåer i havets atmosfär och mångfaldsnivåer av djur genom djup tid.

Att uppskatta sådana syrenivåer är särskilt svårt:Det finns inget sätt att direkt mäta sammansättningen av antika atmosfärer eller hav. Tidsmaskiner finns bara inom skönlitteratur.

Med hjälp av geokemiska fullmakter, högupplösta data och kemiska signaturer bevarade i karbonatstenar bildade av havsvatten, forskarna kunde identifiera en syrehöjning under mitten och sen ordoviciumperioder - och en snabb ökning, vid den. De hänvisar till en nästan 80-procentig ökning av syrehalten där syre utgjorde cirka 14 procent av atmosfären under Darriwilian-scenen (mellersta ordovicium för 460-465 miljoner år sedan) och ökade till så hög som 24 procent av atmosfären vid mitten av Katian (Sen ordovicium för 450-455 miljoner år sedan).

"Denna studie tyder på att atmosfäriska syrenivåer inte nått och bibehållit moderna nivåer i miljontals år efter den kambriumska explosionen, som traditionellt ses som den tid då havets atmosfär syresattes, "Edwards sa." I denna forskning, vi visar att syresättningen av atmosfären och det grunda havet tog miljontals år, och först när det grunda havet gradvis blev syresatt kunde de stora diversifieringspulserna äga rum. "

De kemiska signaturerna som fungerade som ombud för upplöst oorganiskt kol inkluderade data från geologiska inställningar som sträcker sig från Great Basin i västra USA, till norra och östra USA, till Kanada och dess maritider, liksom Argentina på södra halvklotet och Estland på östra halvklotet. Nevada, Utah, Oklahoma, Missouri (New London norra och Highway MM söder om St. Louis), Iowa, Ohio, West Virginia och Pennsylvania var bland datapunkterna i USA

Forskarna drog slutsatsen att det förblev oklart om den ökade syresättningen hade en direkt effekt på djurlivet, eller även om det hade en passiv effekt av, säga, utvidga det syrerika ekospace. Så det är svårt att lösa om temperaturen, ökad syresättning eller något annat fungerade som drivkraft för biologisk mångfald. Men fynden visade att syre verkligen ökade under tiden för några av de största förändringarna.

"Syre och djurliv har alltid varit kopplade, men det mesta har fokuserats på hur djur blev till, "sa Saltzman, professor och skoldirektör för geovetenskap vid Ohio State. "Vårt arbete tyder på att syre kan ha varit lika viktigt för att förstå hur djuren blev så olika och rikliga."