Η προϊστορική κλιματική αλλαγή έβλαψε το στρώμα του όζοντος και οδήγησε σε μαζική εξαφάνιση

Οι μαζικές εξαφανίσεις είναι πολύ σημαντικές για το πώς εξελίχθηκε η ζωή στη Γη. Για παράδειγμα, όταν ένας αστεροειδής χτύπησε τη Γη πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια, η προκύπτουσα εξαφάνιση δεινοσαύρων οδήγησε τα θηλαστικά να πάρουν τη θέση τους.

Έχει δημοσιευτεί μια νέα έρευνα σχετικά με τη μαζική εξαφάνιση που πραγματοποιήθηκε πριν από 359 εκατομμύρια χρόνια στο όριο μεταξύ των γεωλογικών περιόδων Δεβόνια και Λιθανθρακοφόρο. Υπήρξαν πολλές προηγούμενες εικασίες σχετικά με την αιτία αυτού του γεγονότος, όπως ηφαιστειακές εκρήξεις, αστεροειδείς συγκρούσεις, κλιματική αλλαγή, αλλαγές στη στάθμη της θάλασσας, πυρκαγιές και δημιουργία των πρώτων δασών.

Ωστόσο, έχει αποδειχθεί ότι οι εξαφανίσεις στη γη αυτή τη στιγμή μπορεί να οφείλονται σε καταστροφική αραίωση της στιβάδας του όζοντος που οδήγησε σε επιζήμια επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας. Κάτι παρόμοιο συνέβαλε στις μαζικές εξαφανίσεις στο τέλος της περμανικής και τριαδικής περιόδων, αλλά αυτά τα γεγονότα προκλήθηκαν από ηφαιστειακές εκρήξεις. Η έρευνά δείχνει ότι η Γη έχει μια φυσική εσωτερική διαδικασία που προκαλείται από ένα κλίμα θέρμανσης που μπορεί να καταστρέψει τη στιβάδα του όζοντος, μια σοβαρή προειδοποίηση για τη δική μας περίοδο κλιματικής αλλαγής.

Η ύστερη εξαφάνιση στην περίοδο Δεβόνια έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της ζωής των σπονδυλωτών. Περιλάμβανε την απώλεια της κυρίαρχης ομάδας ψαριών γλυκού νερού. Οι επιζώντες ήταν οι καρχαρίες και η μάλλον μικρή ομάδα ψαριών που διακρίνεται από ένα σκελετό οστών, που στη συνέχεια εξαπλώθηκαν για να κυριαρχήσουν στους νεότερους ωκεανούς μας.

Το γεγονός διαμόρφωσε επίσης τη δική μας εξέλιξη επειδή οδήγησε στην εξαφάνιση των πρώτων τετράποδων. Αυτά ήταν «ψάρια» των οποίων τα πτερύγια είχαν εξελιχθεί σε άκρα με έξι έως οκτώ δάχτυλα και δάκτυλα ποδιών. Τα πρώτα τετράποδα που κατοικούν στη γη με πέντε δάχτυλα και δάχτυλα ποδιών – οι πρόγονοι μας – δεν εμφανίζονται στο αρχείο απολιθωμάτων μετά από αυτήν την εξαφάνιση.

Για να μάθουμε ακριβώς τι προκάλεσε την εξαφάνιση της περιόδου Δεβόνια, αναζητήσαμε στοιχεία για το τι συνέβη στην ατμόσφαιρα που συλλήφθηκε από απολιθωμένα φυτά από πριν και μετά το γεγονός. Συγκεκριμένα, εξετάσαμε τα ανθεκτικά τοιχώματα των μικροσκοπικών υπολειμμάτων γύρης και σπόρων, που ελήφθησαν από απολιθώματα που βρέθηκαν στην Ανατολική Γροιλανδία και απελευθερώθηκαν διαλύοντας τα δείγματα βράχου σε οξύ.

Τα ανθεκτικά τοιχώματα των σπόρων και της γύρης υπάρχουν για την προστασία του περιεχομένου των κυττάρων από την υπεριώδη ακτινοβολία. Υπάρχει όμως ένα σύντομο διάστημα μεταξύ της δημιουργίας ενός νέου κυττάρου και του σχηματισμού του προστατευτικού του τοιχώματος όταν είναι ευάλωτο.

Τα είδη των σπόρων που εξετάσαμε καλύπτονται με μικρά αγκάθια που έχουν συνήθως πανομοιότυπο μήκος και έχουν τέλεια αιχμηρές άκρες. Αλλά οι περισσότερες από τις σπονδυλικές στήλες των δειγμάτων μας είχαν λανθασμένη μορφή σε μια άγρια ποικιλία σχημάτων, υποδηλώνοντας ότι το DNA των κυττάρων τους υπέστη ζημιά από υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτό υποδηλώνει ότι η προστατευτική ασπίδα όζοντος της Γης έπεσε καθώς σχηματίστηκαν τα σπόρια.

Άλλα σπόρια και γύρη είχαν χρωματισμένα τοιχώματα που λειτουργούσαν ως προστατευτικά από τον ήλιο, επιτρέποντας σε αυτά τα φυτά να επιβιώσουν. Αλλά ορισμένες σημαντικές ομάδες φυτών εξαφανίστηκαν γρήγορα και το δασικό οικοσύστημα κατέρρευσε. Αυτές οι ομάδες που επέζησαν εξακολουθούν να διαταράσσονται και χρειάστηκαν αρκετά εκατομμύρια χρόνια για την ανοικοδόμηση, δημιουργώντας ένα εντελώς διαφορετικό οικοσύστημα στη διαδικασία.

Τα δείγματά μας προήλθαν από μια πολύ μεγάλη αρχαία λίμνη που υπήρχε όλο το χρόνο, παρά το γεγονός ότι ήταν σε ένα πολύ άνυδρο μέρος του κόσμου. Τέτοιες λίμνες σχηματίζονται μόνο όταν καταρρεύσουν οι παγετώνες και ο εποχιακός μουσώνας του κόσμου είναι πολύ ενεργός λόγω της ηλιακής θερμότητας, οπότε το παγκόσμιο κλίμα πρέπει να ήταν σε περίοδο ζέστης.

Μηχανισμός εξαφάνισης

Άλλοι επιστήμονες έχουν δείξει ότι οι υψηλές θερμοκρασίες το καλοκαίρι στις ηπειρωτικές περιοχές μπορούν να αυξήσουν τη μεταφορά υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Αυτός ο υδρατμός φέρει μαζί του οργανικές ενώσεις άνθρακα που περιλαμβάνουν χλώριο, οι οποίες παράγονται φυσικά από μια μεγάλη ποικιλία φυτών, φυκών και μυκήτων. Μόλις αυτές οι ενώσεις βρίσκονται κοντά στη στιβάδα του όζοντος, απελευθερώνουν το χλώριο και αυτό διασπά τα μόρια του όζοντος.

Αυτό δημιουργεί έναν βρόχο θετικής ανατροφοδότησης επειδή ένα χερσαίο οικοσύστημα που καταρρέει θα απελευθερώσει μια ροή θρεπτικών ουσιών στους ωκεανούς, κάτι που μπορεί να προκαλέσει ταχεία αύξηση των φυκών. Έτσι, όσο περισσότερο καταστρέφεται η στιβάδα του όζοντος, τόσο περισσότερα φυτά πεθαίνουν, και τόσο περισσότερες ουσίες που καταστρέφουν το όζον απελευθερώνονται. Αργότερα, το στρώμα του όζοντος θα ανακάμψει φυσικά καθώς το κλίμα ψύχεται και τα φύκια βοηθούν στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.

Η ανακάλυψη αυτού του δυνητικού νέου μηχανισμού εξαφάνισης δείχνει ότι ένα κλίμα θέρμανσης, όπως έχουμε τώρα, έχει τη δυνατότητα να διαβρώσει τη στιβάδα του όζοντος που θα επιτρέψει την καταστροφή από την υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτό έχει συνέπειες για όλη τη ζωή στον πλανήτη, τόσο στη γη όσο και στα ρηχά νερά.

Πιστεύουμε ότι είναι εξίσου σημαντικό με το να αναγνωρίζουμε ότι οι αστεροειδείς συγκρούσεις προκάλεσαν μαζικές εξαφανίσεις. Μόλις μάθαμε για τις συνέπειες των αστεροειδών συγκρούσεων, ακολούθησε μια έντονη συλλογική ερευνητική προσπάθεια για την εκτίμηση της απειλής. Σχεδιάζουμε τώρα τα μονοπάτια όλων των μεγάλων εξωγήινων αντικειμένων που ενδέχεται να έρθουν κοντά στην τροχιά της Γης.

Παρομοίως, πρέπει τώρα να επικεντρωθούμε στην κατανόηση των δεσμών μεταξύ της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της παραγωγής και της ατμοσφαιρικής μεταφοράς ενώσεων άνθρακα που φέρουν χλώριο που έχουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν παρόμοια καταστροφή της στιβάδας του όζοντος.

Τώρα πρέπει να κάνουμε περαιτέρω μελέτες των πετρωμάτων με σπόρια με λανθασμένη μορφή για να υπολογίσουμε τη διάρκεια της εξαφάνισης και τον πιθανό ρυθμό αλλαγής θερμοκρασίας που απαιτείται για να ωθήσουμε αρκετά χημικά που καταστρέφουν το όζον στην ατμόσφαιρα. Θέλουμε επίσης να κάνουμε πειράματα υπεριώδους παραμόρφωσης σε ζωντανά φυτά που μοιάζουν με φτέρη, τα οποία έχουν ακανθώδη σπόρια.

Stephen Khan

Συντάκτης