«Наше исследование — это попытка поместить распространение животной жизни в контекст более широких биогеохимических циклов, и мы пришли к выводу, что активность животных оказала уменьшающееся влияние на глобальный резервуар кислорода и оказала стабилизирующий эффект на связь между циклами кислорода и фосфора. , — говорит ведущий автор д-р. Ричард Бойл из Северного центра эволюции Земли (NordCEE) Университета Южной Дании.
Компьютерное моделирование, проведенное доктором.
Ричард Бойл и его коллеги из Дании, Германии, Китая и Великобритании, опубликованные в Nature Geoscience, связывают данные из летописи окаменелостей с хорошо установленными связями между циклами фосфора и кислорода.
Захоронение органического углерода в море является источником кислорода для атмосферы, и его скорость пропорциональна количеству фосфатов в океанах. Это означает, что (в геологическом масштабе времени) все, что уменьшает размер океанического резервуара фосфата, также уменьшает кислород.
Исследование сосредоточено на одном из таких процессов удаления — захоронении фосфора в органическом веществе в океанических отложениях.
Авторы предполагают следующую последовательность событий: около 540 миллионов лет назад эволюция первых роющих животных значительно увеличила степень контакта насыщенных кислородом воды с океанскими отложениями. Воздействие кислородсодержащих условий заставляло бактерии, населяющие такие отложения, накапливать фосфат в своих клетках (что наблюдается в современных экспериментах).
Это привело к увеличению захоронения фосфора в отложениях, которые были перемешаны роющими животными. Это, в свою очередь, спровоцировало снижение концентрации морских фосфатов, продуктивности, захоронения органического углерода и, в конечном итоге, кислорода. Поскольку снижение содержания кислорода было инициировано чем-то, нуждающимся в кислороде (т.е. активность роющих животных) была создана чистая петля отрицательной обратной связи.
Бойль утверждает: «Давно признано, что захоронение органического фосфора больше из хорошо насыщенных кислородом, хорошо перемешанных отложений, в которых обитают животные, чем из плохо перемешанных, с низким содержанием кислорода« слоистых »отложений. Ключевой аргумент, который мы приводим в этой статье, заключается в том, что это различие напрямую связано с биотурбацией. Это означает, что (1) животные напрямую вовлечены в цикл регулирования кислорода или петлю обратной связи, на которую ранее не обращали внимания, и (2) мы можем напрямую проверить идею (несмотря на неопределенность, связанную с взглядом на столь далекое прошлое), посмотрев для снижения оксигенации океана в сочетании с распространением биотурбации. Мой коллега, доктор Таис Даль из Копенгагенского университета, собрал данные о металлах в океане с чувствительными к кислороду схемами захоронения, которые действительно предполагают такое уменьшение содержания кислорода, когда началась биотурбация, — подтверждая выводы моделирования.
Мы надеемся, что более широкое рассмотрение этой петли обратной связи и времени ее возникновения улучшит наше понимание того, в какой степени регулируется кислородный резервуар атмосферы и океана Земли."
Соавтор, профессор Тим Лентон из Университета Эксетера, добавляет: «Мы уже думаем, что этот цикл был ключом к стабилизации атмосферного кислорода во время фанерозоя (последние 542 миллиона лет) — и что стабильность кислорода является хорошей вещью для эволюции растения и животные. Новым в этом исследовании является то, что стабилизация кислорода объясняется биологией — присутствием или отсутствием животных, которые взбалтывают океанические отложения."
Ранее в этом году исследователи из Северного центра эволюции Земли показали, что ранним животным, возможно, требовалось на удивление мало кислорода для роста, подтверждая теорию о том, что повышение уровня кислорода не имеет решающего значения для развития животной жизни на Земле.