Geoloogid: hapnikupuudus hävitas ürgmere elurikkuse

Florida ülikooli doktorant Chelsie Bowman ja professor Seth Young uurimas Tallinna Tehnikaülikoolis hoiustatud kivimiproovide arhiivi, mille alusel tuvastati Siluri ajastu elurikkuse kriisi põhjus. Foto: Olle Hints

Liikide väljasuremise põhjuseid uurinud teadlased kinnitavad, et Balti ürgmeres toimunud protsessid aitavad mõista ka tänapäevaseid arenguid.

«Oma uurimuses keskendusime umbes 425 miljonit aastat tagasi Siluri ajastul toimunud muutustele Maa keskkonnatingimustes ja liigirikkuses,» selgitab uurimisrühma liige, Tallinna tehnikaülikooli aluspõhjageoloogia professor Olle Hints.

Maa ajaloo viimase 500 miljoni aasta jooksul on toimunud viis suuremat liigirikkuse hävimislainet. Näiteks Permi ajastu lõpus 250 miljonit aastat tagasi kadus lühikese aja jooksul 95 protsenti tollastest taime- ja loomaliikidest. Tänapäeval seisame samuti suure elurikkuse hävimislaine alguses ning minevikusündmuste tundmine aitab hinnata selle võimalikku käiku ja järelmeid.

Siluri ajastu elurikkuse kriisis, mida tuntakse ka Lau biosündmuse nime all, hävis ligi veerand mereelustikust. Teadlased seadsid eesmärgiks selgitada välja selle sündmuse ajaline kronoloogia ja võimalikud põhjused.

Informatsioon kauge mineviku elustiku ja keskkonna kohta on kõige paremini talletunud merelistes settekivimites. Fossiilide uurimine võimaldab dokumenteerida nii evolutsiooni kulgu kui elurikkuse kriise. Ühtlasi on fossiilidel ülioluline roll geoloogilise ajaskaala loomisel ja kivimite vanuse määramisel.

Alles siis kui ajaskaala on täpselt paigas, saab uurida kuidas ja miks toimusid muutused keskkonnatingimustes. Näiteks paekivi tekkimisel mineraalidesse talletunud aatomid peegeldavad ürgse ookeani ja atmosfääri keemilist koostist ning selle arengut. Kombineerides paleontoloogilise ja geokeemilise andmestiku saabki teha järeldusi elustiku ja keskkonna seoste kohta.

Uurimistöös keskendusid teadlased süsiniku, väävli ja talliumi isotoopide uurimisele. «Meie töö teeb unikaalseks see, et esmakordselt analüüsiti Vanaaegkonna kivimitest talliumi isotoopkoostist, mis peegeldab maailmaookeani hapnikusisaldust,» selgitab Hints.

«Uuritud kivimiproovid pärinesid Lätist ja Gotlandi saarelt, mis olid osaks kunagisest Balti ürgmerest. Selles piirkonnas on kivimid viimase 500 miljoni aasta vältel väga vähe muutunud ning algne informatsioon kivises arhiivis endiselt alles. Balti regioon on geoloogidele tänuväärne looduslik laboratoorium – nii hästi ja terviklikult säilinud kivimikihte mujal maailmas praktiliselt pole,» kinnitab professor.

See fakt muudab analüüside tulemused usaldusväärseks. Kivimiproovide kõrval oli tähtis roll ka tipptasemel aparatuuril, mis lubab üliväikesest kivimikogusest tuvastada keemiliste elementide ja isotoopide sisaldust. Uuringus tehti enamus geokeemilisi analüüse maailma ühes kaasaegsemas laborikompleksis Florida ülikoolis (National High Magnetic Field Laboratory at Florida State University).

Analüüside tulemused näitasid esmakordselt, et Siluri ajastu liikide väljasuremine sai alguse ookeanivee hapnikusisalduse vähenemisest ning kulmineerus siis, kui hapnikuvaene ja ilmselt väävelvesinikurikas veemass laienes madalatesse šelfimeredesse.

Selline muutus toimus võrdlemisi aeglaselt – esimestest ilmingutest kuni elurikkuse kriisi maksimumini jäi arvatavasti 175 000 kuni 270 000 aastat. Ühena esimestest organismidest kannatasid keskkonnamuutuse tõttu selgroogsed (kalad ja konodondid), kelle mitmekesisus vähenes kuni 70 protsendi võrra. Suur oli mõju ka planktonile, kuigi see ilmnes mõnevõrra hiljem.

Professor Hints: «Mis on sellisest ajas nii kaugele minevast uuringust kasu? Esiteks saame kinnitada, et muutused ookeanivee redokstingimustes ja hapnikusisalduses on elustikule katastroofiliste tagajärgedega ning mereselgroogsed on esimesed, keda muutused mõjutavad.»

See on tänapäeval äärmiselt aktuaalne küsimus, kuna nii mõõtmised kui mudelid näitavad hapnikusisalduse vähenemist ookeanis. Geoloogilised andmed tõestavad ka, et kord paigast nihkunud süsteem jõuab tagasi endisesse tasakaalu inimese jaoks lootusetult pikas ajaperspektiivis.

«Teisalt saame nii sellest konkreetsest näitest, kui ka Maa ajaloost laiemalt õppida, et iga kriis on aluseks arengule ning aitab esile tõusta organismidel, kes uute oludega paremini kohanevad,» tõdeb professor Hints.

Kolmeaastase uurimistöö tulemused võtab kokku hiljuti mainekas teadusajakirjas Geology ilmunud artikkel «Linking the progressive expansion of reducing conditions to a stepwise mass extinction event in the late Silurian oceans» («Progresseeruva hapnikupuuduse seos Siluri ajastu massväljasuremisega»).

Lisaks Tallinna tehnikaülikoolile kuulusid rahvusvahelisse uurimisrühma teadlased Florida, South Carolina ja Lundi ülikoolist.