Genom att borra djupt ner i sediment på havsbotten kan forskare resa tillbaka i tiden. En forskargrupp ledd från Uppsala universitet presenterar nu nya ledtrådar om när och varför en period som ofta kallas den "biogena blomningen" tog ett abrupt slut. Förändringar i formen på jordens omloppsbana runt solen kan ha spelat en roll i den dramatiska förändringen.

Friska havssystem innehåller friska primärproducenter, såsom de encelliga algerna kiselalger och kokolitoforer, som upprätthåller allt annat liv i haven genom de marina näringsnäten. Primärproducenter släpper också ut syre och reglerar klimatet genom att ta upp CO₂ och binder kol till fasta komponenter som är begravda i djuphavssediment, vilket är en effektiv långsiktig lösning för att avlägsna kol från atmosfären.

De flesta av dessa alger använder solljus, CO₂ och oorganiska näringsämnen för att bygga upp sin kroppsmassa. Men dessa näringsämnen förbrukas snabbt i det solbelysta ytvattnet, om de inte fylls på genom havsblandning eller förnyas av flodtillförsel.

Under hela jordens historia rekonstruerar paleoceanografer förändringar i primär produktivitet genom att titta på algerrester begravda i havsbottensediment. Även om endast en liten del av ytvattenproduktionen registreras i marina sediment, på geologiska tidsskalor, är förändringar i ackumuleringen av biogena sediment (inklusive de kalkhaltiga fjällen av kokolitoforer och kiselhaltiga skal av kiselalger) kopplade till tidigare förändringar i havsproduktiviteten.

Det är viktigt att förstå vilka faktorer som påverkar havets produktivitet på global skala, men också hur snabbt eller långsamt detta komplexa system kan reagera på miljöförändringar.

I många decennier har geoforskare känt till en längre tidsperiod då havsproduktiviteten var mycket högre än idag. Detta inträffade under sent miocen till tidig Pliocen (från 9 till 3,5 miljoner år sedan) och perioden kallas ofta för den "biogena blomningen". Men hittills förstår forskarna fortfarande inte helt varför produktiviteten var så mycket högre tidigare, eller varför denna period tog slut.

En grupp forskare som samarbetar med Boris-Theofanis Karatsolis, en Ph.D. student vid Uppsala universitet, kombinerade flera djuphavssedimentborrkärnor från alla större hav för att undersöka vad som orsakade slutet på den höga havsproduktiviteten. Med hjälp av vetenskaplig havsborrning är det möjligt att arbeta i vatten så djupt som 4 kilometer och fortfarande borra 1 kilometer ner i sedimenten, och återvinna miljontals år av havshistoria.

Sedimenten som studerats av Karatsolis och kollegor återfanns från 200–350 meter under havsbotten på den nordvästra australiska hyllan. Forskarna mätte ackumuleringshastigheten för biogena partiklar och kombinerade deras data med de som tidigare samlats in med liknande metoder på ytterligare 16 platser. Noggrannheten i åldrarna för varje datauppsättning bedömdes först kritiskt för att säkerställa tillförlitliga jämförelser mellan de olika regionerna.

Deras resultat visar att produktiviteten minskade abrupt för 4,6 miljoner år sedan i tropikerna. En möjlig förklaring till denna snabba minskning kan innebära minskad östasiatisk monsunintensitet och minskad tillförsel av näringsämnen i floden, vilket sammanfaller med förändringar i formen på jordens omloppsbana runt solen.

Studien lägger till nya bitar till det större pusslet men mekanismerna bakom denna händelse kommer att behöva studeras ytterligare.

"Att förstå den naturliga takten i tidigare händelser ger en bra jämförande mätsticka för de förändringar vi observerar i vår miljö idag", säger Boris-Theofanis Karatsolis.