تقرير إعداد
فريق التحرير
النتائج الجديدة التي نشرت هذا الاسبوع في مجلة ل وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، لأول مرة تظهر بشكل مقنع أن نقص الأكسجين في المحيط ، أو نقص الأكسجين ، كان ظاهرة عالمية وليست ظاهرة معزولة. ترسم الدراسة صورة قاتمة حول كيفية خفض حالات الأكسجين من مستويات الأكسجين في مياه البحر بمقدار 100 مرة عند بداية الانقراض الجماعي. ثم ارتفعت مستويات الأكسجين ببطء ، وعادت فقط إلى مستويات ما قبل الانقراض بعد 5 ملايين سنة ، وهو ما يقابل الوقت الذي أصبح فيه المناخ أكثر استقرارًا واستعادت الحياة تنوعها السابق.
وقال كيمبرلي لاو ، مرشح دكتوراه في العلوم الجيولوجية بكلية علوم الأرض والطاقة والبيئة بجامعة ستانفورد: “لقد كان تفسير التأخير لمدة 5 ملايين عام في استعادة نظام الأرض لظروف ما قبل الانقراض بعد انقراض العصر البرمي تحديًا”. “تشير نتائجنا إلى تفسير موحد للرصدات البيولوجية والكيميائية الحيوية الناجمة عن أشد الأزمات الحيوية في تاريخ الأرض.”
يُعتقد أن التقاء مدمر للأحداث الجيولوجية تسبب في الموت العظيم قبل ربع مليار عام ، بما في ذلك ثوران كبير من ثاني أكسيد الكربون المتغير في المناخ من البراكين المرتبطة بمصائد سيبيريا. أشارت العديد من الدراسات إلى أن الأكسجين المحيطي يلعب دوراً في حدث الانقراض الفعلي وكذلك في مرحلة التعافي الطويلة. لكن حتى الآن ، لم تستطع هذه الدراسات الإدلاء بشهادات موثوقة تتجاوز الظروف المحلية لمياه العالم ككل.
كان مفتاح الدراسة الجديدة هو تحديد إشارة الأكسجين التي يمكن تتبعها بشكل مستقل عن الظروف الإقليمية. لذلك ، تحول الباحثون في جامعة ستانفورد إلى تقنية جديدة باستخدام اليورانيوم ، المحفوظة في الحجر الجيري ، والتي تم حلها وخلطها بالتساوي في جميع أنحاء المحيطات. وقال لاو “لأن اليورانيوم يدور ببطء في المحيط ، يعتقد أن هذه السجلات تمثل تغيرات عالمية في الأوكسجين”.
وأصبح اليورانيوم الذائب محاصراً في صخور قاع البحر عندما عدّلت الميكروبات كيميائياً إلى شكل غير قابل للذوبان. تستخدم بعض الميكروبات أيضًا الحديد والكبريت لتوليد الطاقة ، مما يخلق معادن تسحب اليورانيوم من الماء. تحدث ذرات اليورانيوم بشكل طبيعي في نظريْن ، أو نسختين لهما أعداد مختلفة من النيوترونات ، وهذه النظائر تتصرف بشكل مختلف في التفاعلات الكيميائية. مريح من أجل قياس نقص الأكسجين ، وتستند معدلات هذه التفاعلات المختلفة التي تنطوي على تغيير اليورانيوم على الأكسجين المتاح.
وقال عالم الكيمياء الجيولوجي كيت ماهر ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة وأستاذ مشارك في كلية علوم الأرض والطاقة في ستانفورد: “عندما تبدأ في خفض الأكسجين ، تبدأ حقًا في تغيير كيمياء المياه”. “أعتقد أنه من المدهش أننا نستطيع استخدام هذه القرائن الكيميائية الدقيقة لإخبارنا عن الظروف في المحيط منذ 250 مليون عام والتي أثرت بشكل كبير على الحياة.”
مواقع مختلفة ، نفس القصة
مع هذه التقنية في متناول اليد ، حصل لاو وزملاؤه على عينات من الصخور من موقعين منفصلين على نطاق واسع ، وتقع الآن في الصين وتركيا في العصر الحديث. غطت عينات من الرواسب البحرية القديمة فترة زمنية واسعة من الحدود البرمي الترياسية ، وأعطيت فواصل جغرافية لآلاف الأميال ، تشهد على خصائص مياه البحر العالمية ، وليس المحلية. وقال لاو “لقد فحصنا الحجر الجيري الذي يغطي حوالي 17 مليون سنة والذي يسمح لنا حقًا برؤية أنماط الأكسجين قبل الانقراض وأثناء الانقراض وطوال فترة الشفاء”.
مع النمط الملحوظ المتمثل في تلاشي نقص الأكسجين بشكل جيد مع وجود أدلة على أن الحياة تعود إلى القدمين على مدى خمسة ملايين عام بعد انقراض العصر البرمي ، فإن الباحثين في جامعة ستانفورد حريصون على تطبيق منهجيتهم في فهم أفضل للتعافي من حالات الوفاة الأربع الرئيسية الأخرى للأرض. ، أشهرها حدث الطباشيري-الباليوجين قبل 65 مليون سنة والذي قتل الديناصورات.
وقال الباحث المشارك في الدراسة جوناثان باين ، أستاذ مشارك ورئيس قسم العلوم الجيولوجية في “هذه التقنية التي استخدمناها في هذه الدراسة هي شيء نرغب تمامًا في استخدامه لدراسة أحداث انقراض جماعي أخرى ، يرتبط الكثير منها بنقص الأكسجين في المحيطات”. مدرسة ستانفورد لعلوم الأرض والطاقة والبيئة.
يهتم كثير من الباحثين الآن بإحياء النباتات والحيوانات في جميع أنحاء العالم بعد الكوارث ، وليس فقط كيف تم إرسال الحياة تترنح في المقام الأول.
وقال ماهر: “نميل إلى التركيز كثيرًا على حدث الانقراض ، وليس الاسترداد ، لكن الانتعاش يعد أيضًا جزءًا مهمًا حقًا يمهد الطريق لما يحدث في الفترة الفاصلة التالية من الحياة.”
وقال باين إن النتائج الجديدة لها أيضا آثار على عالمنا الحديث.
وأضاف أن “هذه النتائج تبرز حقيقة أن إزالة الأكسجين في المحيط خلال القرن الحادي والعشرين وما بعده قد لا يؤدي فقط إلى فقدان الأنواع والأنواع الحيوانية البحرية ولكن أيضًا إلى ردود فعل غير متوقعة في نظام الأرض”. “إن الجداول الزمنية لهذه التغذية المرتدة طويلة ، وهذا يعني أن عواقب إزالة الأكسجين العميقة والشاملة اليوم يمكن أن يتردد صداها لعدة قرون أو آلاف السنين أو أطول.”
وفي إطار تعاون أكاديمي ما بين معهد جورجيا للتكنولوجيا وجامعة ييل وجامعة بورتسموث والجامعة التشيكية لعلوم الحياة في براغ وكلية ستانفورد للأرض والطاقة والعلوم البيئية (ستانفورد إيرث)، تمكن فريق من الباحثين من تعزيز النظرية القائلة إن نقص الأكسجين في المحيطات قد ساهم في موت مدمر قبل حوالي 444 مليون سنة.
ثاني أكبر انقراض جماعي
تشير النتائج الجديدة كذلك إلى أن هذه الظروف الـ “قليلة الأكسجين إلى معدومة” منه قد استمرت لأكثر من ثلاثة ملايين سنة، وهي فترة أطول بكثير من نوبات إبادة التنوع البيولوجي المماثلة التي شهدها كوكبنا.
وتناولت الدراسة، التي نشرت في “نيتشر كوميونيكيشنز” بتاريخ 14 أبريل/ نيسان الجاري، حدثا يعرف باسم الانقراض الجماعي الأوردوفيشي، الذي وقع قبل حوالي 450 إلى 444 مليون سنة مضت، وهو ثاني أكبر انقراض جماعي شهدته الأرض.
ليصنف بذلك بعد الحدث الأكبر وهو انقراض العصر البرمي الثلاثي المعروف باسم “الموت العظيم” الذي وقع قبل 251.4 مليون سنة وفيه قضي على ما يقارب 96% من الأنواع البحرية كافة و70% من الفقاريات البرية.
وتصنف أحداث الانقراض العظمى التي شهدها كوكب الأرض إلى خمسة أحداث، أشهرها حدث العصر “الطباشيري – الباليوجيني” الذي قضى على جميع الديناصورات غير الطيرية منذ حوالي 65 مليون سنة.
والعصر الأوردوفيشي وهو ثاني العصور الستة من حقبة الحياة القديمة، استمر 41.6 مليون سنة تقريبا، يسبقه الكامبري، ويليه السيلوري، وقد تم إقراره دوليا عام 1960 من قبل الاتحاد الدولي للعلوم الجيولوجية.
عالم مائي
مع بداية العصر الأوردوفيشي (Ordovician) المتأخر قبل حوالي 450 مليون سنة، كان العالم مكانا مختلفا تماما عما هو عليه اليوم، حيث اقتصرت أشكال الحياة المختلفة فيه على المحيطات فقط، ليتزامن معها بداية ظهور النباتات على الأرض.
وليتلوها تشكل القارة العظمى البدائية التي شملت معظم القارات التي نعرفها اليوم، وقد أطلق عليها اسم “غندوانا” (Gondwana). ويعتقد العلماء أن لهذا الانقراض ذروتين بارزتين يفصل بينهما قرابة مليون عام.
بدأت الذروة الأولى نتيجة التبريد العالمي الذي ساد قارة غندوانا تحت الأنهار الجليدية، لتأتي بعد ذلك الذروة الثانية لهذا الانقراض والتي تعزى إلى نقص الأكسجين في المحيطات.
ومع نهاية العصر الأوردوفيشي المتأخر كان قد اختفى ما يقدر بـ 85% من الأنواع البحرية من السجل الأحفوري. وقد ركز الباحثون على الذروة الثانية لهذا الانقراض لمعرفة ماهية نقص الأكسجين المذاب وتأثيره على بيولوجيا المحيطات كما هي حالنا اليوم.
نموذج جديد
قام الباحثون بتطوير نموذج جديد من البيانات لدراسة تراكيز الأكسجين المذاب في مياه المحيطات. ليتضمن بيانات نظائر معدنية كانت قد نشرت في دراسات سابقة، بالإضافة إلى بيانات جديدة من عينات صخر زيتي -كان قد أخذ من حوض مرزق في ليبيا- تم إيداعها في السجل الجيولوجي خلال الانقراض الجماعي الأوردوفيشي المتأخر.
يدرس النموذج مجموعة واسعة من المتغيرات المتعلقة بخصائص المعادن، بما في ذلك كميات اليورانيوم والمولبيديوم التي تتسرب من اليابسة وتصل إلى المحيطات عبر الأنهار لتستقر في قاعها.
وبالفعل، تمكن الباحثون من خلال هذا النموذج من إثبات نقص الأكسجين في مياه المحيطات والذي ترافق مع الذروة الثانية لحدث انقراض الأوردوفيشي المتأخر، وهو ما جعل تلك الحقبة وقتا سيئا للبقاء على قيد الحياة.
الآثار على التنوع البيولوجي
استهدفت هذه الدراسة فهم أحداث الانقراض الجماعي القديمة، ومقارنتها بما يحدث اليوم في محاولة للتنبؤ بما سيؤول إليه حال كوكبنا.
وقد خلصت الدراسة إلى أن أحداث الانقراض الجماعي العظيم التي شهدها كوكب الأرض قد تميزت بنقص حاد في تراكيز الأكسجين المذاب في مياه المحيطات -والتي نشهدها على نحو متزايد في يومنا هذا- ولا سيما في المنحدرات العليا للصفائح القارية، مما يشكل عبئا شديدا على العديد من أنواع الكائنات الحية، وقد يتسبب بانقراض محتم لبعضها.
ويحتم هذا الأمر على الباحثين في هذا المجال إجراء مزيد من الدراسات المكثفة لنمذجة الأكسجين في مياه المحيطات في يومنا هذا، بهدف التوصل إلى حلول تمنع وقوع انقراض جماعي جديد محتمل.
