Sedan 2016 har forskarna vid Institutionen för geologi vid Tallinns tekniska universitet har varit engagerade i ett forskningsprojekt som analyserar orsakerna till krisen för den biologiska mångfalden i Silur. Resultaten av studien sammanfattas i artikeln "Att koppla den progressiva expansionen av reducerande förhållanden till en stegvis massutrotningshändelse i de sena siluriska oceanerna, " publicerades nyligen i tidskriften Geologi .

Det internationella forskarteamet inkluderade forskare från University of Florida, Tallinns tekniska universitet, University of South Carolina och Lunds universitet. En medlem av forskargruppen, Tallinns tekniska universitets geolog Olle tipsar, säger, "Vår forskning fokuserade på förändringarna i jordens miljöförhållanden och biologisk mångfald under silurperioden, för ca 425 miljoner år sedan."

Fem stora massutrotningar är kända från de senaste en halv miljard åren av jordens historia. Till exempel, För 250 miljoner år sedan, i slutet av permperioden, 95 procent av dåtidens växt- och djurarter försvann på kort tid. I dag, för, vi står inför en stor förlust av biologisk mångfald och kunskap om tidigare utrotningshändelser gör det möjligt för oss att bedöma dess potentiella förlopp och konsekvenser. I allvarlig biotisk kris i Silur, känd som Lau Event, utrotning av nästan 25 procent av de marina arterna ägde rum.

Forskarna bestämde sig för att fastställa kronologin och möjliga mekanismer för händelsen.

Information om det avlägsna förflutnas biota och miljö bevaras bäst i marina sedimentära bergarter. Studier av fossiler gör det möjligt för forskare att dokumentera evolutionen och den biologiska mångfaldens dynamik. Fossiler spelar också en avgörande roll för att konstruera den geologiska tidsskalan och datera bergarter. Endast om en exakt tidsskala fastställs kan forskarna studera hur och varför miljöförhållandena förändrades och hur detta påverkade biosfären. Till exempel, atomerna som utgör kalkstensmineralerna ger bevis på den kemiska sammansättningen av det antika havet och atmosfären och deras utveckling. Genom att kombinera paleontologiska och geokemiska data, slutsatser kan dras om sambanden mellan biota och miljö.

I det här arbetet, forskarna fokuserade på studiet av kol, svavel- och talliumisotoper. "Det som gör vår forskning unik är att för första gången, talliumisotoper analyserades från paleozoiska bergarter vilket indikerar förändringar i redoxförhållandena i det globala havet. De analyserade stenproverna har samlats in från Lettland och ön Gotland, som en gång var en del av den baltiska paleosean. I denna region, stenar har förändrats väldigt lite under de senaste 500 miljoner åren, och därmed finns den ursprungliga informationen fortfarande kvar. Östersjöregionen är ett givande naturligt laboratorium för geologer - det finns väldigt få platser i världen där de steniga arkiven från den paleozoiska eran är så välbevarade, " säger professor Hints.

Detta faktum säkerställer att resultaten av analyserna är tillförlitliga. Vid sidan av de unika stenproverna, Spjutspetsanalysutrustning som för att mäta stabila isotopförhållanden från små mängder stenpulver spelade en avgörande roll. De flesta av de geokemiska analyserna utfördes av Chelsie N. Bowman och professor Seth A. Young i National High Magnetic Field Laboratory vid Florida State University, en av de modernaste analysanläggningarna för denna typ av forskning i världen.

Resultaten av analyserna visade för första gången att utrotningen av sena siluriska arter började med en progressiv minskning av syrehalten i havet och kulminerade när anoxiska och sannolikt sulfidiska vattenmassor nådde de grunda haven. Denna förändring var relativt långsam - det tog förmodligen 175-270 k.y. från den inledande fasen tills krisen nådde sin topp. Bland de första organismerna som drabbades av miljöförändringen fanns ryggradsdjur, representeras av fiskar och konodonter, vars mångfald minskade med nästan 70 procent. Miljöförändringen hade också en stor inverkan på plankton, även om det inträffade något senare.

Professor Hints sa, "Vilka är fördelarna med att studera ett så avlägset förflutet? Å ena sidan, vi kan bekräfta att förändringar i marina redoxförhållanden och syrenivåer har katastrofala konsekvenser för livet i haven och att ryggradsdjuren är de första som påverkas av förändringarna."

Detta är en högaktuell fråga, eftersom mätningar såväl som modeller indikerar progressiv expansion av oceanisk anoxi i dagens hav. Geologiska data visar att om ett system förskjuts ur jämvikt, det kommer att ta hopplöst lång tid ur ett mänskligt perspektiv att återgå till förhållandena före händelsen.

"Å andra sidan, vi kan lära oss av detta specifika exempel, såväl som från jordens historia i allmänhet, att varje kris skapar grunden för evolutionära innovationer, låta bättre anpassningsbara organismer överleva och nya att dyka upp, " säger Professor Hints.