Știm că oceanele se schimbă. Dar cum s-au schimbat acestea în ultima jumătate de miliard de ani? Până acum, nu aveam o măsură clară a modului în care masa totală a vieții oceanice - nu doar varietatea acesteia - a evoluat de-a lungul timpului. În premieră mondială, oamenii de știință de la Universitatea Stanford au măsurat modul în care biomasa organismelor marine - cantitatea reală de materie vie din ocean - s-a schimbat în ultimii 540 de milioane de ani, potrivit Earth.com.
Studiul arată o tendință pe termen lung de creștere a biomasei, cu prăbușiri notabile în timpul evenimentelor majore de extincție. Acest model este în strânsă legătură cu creșterile cunoscute ale biodiversității marine, sugerând o legătură profundă între cantitatea de viață din ocean și cât de variată este această viață.
Autorul principal al studiului, Pulkit Singh, este cercetător postdoctoral în domeniul Științelor Pământului și Planetare din cadrul Stanford Doerr School of Sustainability.
„A fost marea lacună în istoria biologică pe care am vrut să o umplem”
„Înțelegerea cantității de biomasă este importantă deoarece reprezintă trăsături cheie despre un ecosistem care nu sunt surprinse de numărul de specii sau chiar de numărul de nișe pe care le ocupă”, a declarat Singh.
„Dar, pe măsură ce ne îndreptăm spre trecut, măsurătorile noastre de biomasă sunt foarte limitate, așa că aceasta a fost marea lacună în istoria biologică pe care am vrut să o umplem cu studiul nostru.”
Pentru a ajunge la acest rezultat au fost necesari ani de muncă meticuloasă. Singh și echipa sa au cercetat datele a peste 7.700 de eșantioane de calcar marin care acoperă sute de milioane de ani.
Probele provin din peste 100 de studii publicate și din propria colecție de date a lui Singh. Fiecare rocă a fost tăiată și șlefuită în felii suficient de subțiri pentru a permite trecerea luminii, apoi examinată la microscop.
Cât de mult material viu a existat în diferite momente din istoria Pământului
Folosind o metodă numită numărarea punctelor petrografice, cercetătorii au calculat ce procent din fiecare mostră era alcătuit din resturi scheletice - cochilii de animale, anumite alge și protiste unicelulare.
Nu este doar muncă de birou. Cantitatea de scoici din aceste roci le spune oamenilor de știință cât de mult material viu a existat în diferite momente din istoria Pământului.
Mai multe scoici în ocean înseamnă, în general, mai multe ființe vii. Iar mai multă viață înseamnă, de obicei, mai multă energie care circulă prin ecosisteme - un semnal puternic al sănătății planetei.
Provocările măsurării biomasei
Urmărirea biodiversității de-a lungul timpului face parte din știință încă din secolul al XIX-lea. Dar măsurarea biomasei - cantitatea totală de materie vie - este un efort mult mai rar.
Măsurarea biomasei necesită cantități masive de date și nu oferă nicio garanție a unui model clar.
„Primul efort cantitativ de documentare și grafică a biodiversității de-a lungul timpului geologic a fost făcut în 1860, dar până la lucrarea lui Pulkit, nu a existat niciodată o lucrare corespunzătoare biomasei de-a lungul timpului”, a remarcat autorul principal al studiului, profesorul Jonathan Payne.
„Sunt impresionat de curajul său intelectual de a-și asuma un risc într-un astfel de proiect”.
Biomasa de-a lungul milioanelor de ani
Primele roci examinate, din perioada cambriană de acum aproximativ 540 de milioane de ani, prezentau un conținut scăzut de scoici - sub 10 procente în medie.
În Ordovician, începând cu aproximativ 485 de milioane de ani în urmă, procentul de scoici a crescut. Această creștere coincide cu explozia cambriană, o perioadă în care viața s-a diversificat rapid.
La început, bureții au fost principalii actori. Ulterior, aceștia au fost depășiți de echinoderme (strămoșii stelelor de mare) și artropode precum trilobiții.
O creștere treptată a biomasei
În următorii 230 de milioane de ani, conținutul cochiliei s-a menținut în mare parte peste 20 %, cu excepția unor scăderi importante în timpul extincțiilor în masă.
Unul dintre cele mai puternice declinuri a avut loc în timpul extincției Permian-Triasice de acum aproximativ 250 de milioane de ani - „Marea Dispariție”. Materialul din scoici a scăzut la doar 3 %.
Viața și-a revenit după aceea, deși au urmat eșecuri mai mici în timpul sfârșitului Triasicului și al binecunoscutei extincții Cretacic-Paleogen de acum 66 de milioane de ani.
În epoca noastră actuală - Cenozoicul - volumul cochiliilor a crescut cu peste 40 %, stimulat de creaturi precum moluștele și coralii. „Modelul general pe care l-am putut surprinde este că este vorba de o creștere treptată”, a declarat Singh.
Modele biologice consecvente
Echipa știa că trebuie să excludă explicațiile alternative. Poate că prădătorii care devorau cochilii erau mai puțin frecvenți în trecut. Poate că anumite medii erau suprareprezentate în date.
Pentru a verifica, cercetătorii au sortat probele în funcție de adâncime, latitudine și cadru geologic. Tendința a rămas constantă.
„Cu cât făceam mai multe teste și ne împărțeam mai mult setul de date, cu atât ne-am dat seama că aceste mari modele biologice pe care le observam au rămas în timp”, a declarat Singh.
De ce viața oceanică continuă să crească?
Răspunsul s-ar putea reduce la diversitate. Pe măsură ce viața a evoluat pentru a îndeplini mai multe roluri ecologice, a devenit mai bună la utilizarea energiei disponibile. Organismele au devenit mai specializate, mai interconectate.
Acest lucru a permis ecosistemelor să recicleze substanțele nutritive mai eficient - de la fitoplanctonul care se hrănește cu lumină solară la descompozitorii care reintroduc substanțele nutritive în ciclu.
„Ideea generală este că există mai multă hrană disponibilă în ecosisteme și, din această cauză, ecosistemele pot susține mai multă viață, există mai multă energie disponibilă, ceea ce duce la o abundență mai mare exprimată în biomasă”, a declarat Singh.
Acum, viața oceanică este amenințată de activitățile umane
În prezent, oceanele sunt amenințate de pescuitul excesiv, poluare, acidificare și schimbări climatice.
Cercetătorii sunt de acord - ne aflăm deja în mijlocul celei de-a șasea extincții în masă cauzată de om. Și dacă biodiversitatea continuă să scadă, am putea asista și la scăderi pe termen lung ale biomasei - cu efecte care ar putea dura milioane de ani.
„Din perspectiva studiului nostru, timpurile moderne sunt destul de complicate, având în vedere amploarea activității umane care modifică rapid condițiile la nivel planetar, inclusiv în oceane”, a declarat Payne.
„Dar constatările noastre arată că biomasa globală este legată de biodiversitate și că pierderile de biodiversitate pot suprima productivitatea pentru intervale geologic semnificative, adăugând încă un argument de ce conservarea biodiversității este esențială pentru sănătatea oamenilor și a planetei noastre.”