大灭绝的原因可能是树根的进化

地质学家发现全球范围内的古代灭绝事件与现代对地球海洋的威胁之间存在相似之处。

3亿多年前的泥盆纪时期，一系列震撼地球海洋的大灭绝事件可能是由树根的进化引起的。 这是根据印第安纳大学 – 普渡大学印第安纳波利斯分校 (IUPUI) 的科学家以及英国同事领导的一项研究得出的。

11 月 9 日，科学杂志报道了这一关于地球先前历史中非常不稳定时期的新观点的证据。 美国地质学会公报. 它是地质学领域最古老、最受尊敬的出版物之一。 该研究由 IUPUI 科学学院地球科学教授 Gabriel Filippelli 和 Matthew Smart 博士领导。 学生在他的实验室学习。

“我们的分析表明，树根的进化以过量的营养物质淹没了海洋，导致大量藻类生长，”Filippelli 说。 “这种快速而具有破坏性的藻类大量繁殖会耗尽海洋中的大部分氧气，导致灾难性的大规模灭绝事件。”

科学家们正在格陵兰岛东部的伊梅尔岛收集岩石样本，这是几个通过分析深入了解泥盆纪湖盆化学成分的地点之一。 学分：南安普顿大学的约翰·马歇尔

泥盆纪时期发生在 4.19 亿至 3.58 亿年前，在地球上生命进化之前，以大规模灭绝事件而闻名，据估计，地球上近 70% 的生命在此期间死亡。

研究中描述的过程 – 科学上称为富营养化 – 与最近的现象非常相似，尽管规模较小，目前在海洋中广泛的“死区” 五大湖 和 墨西哥湾来自化肥和其他农业径流的过量养分会导致大量藻类大量繁殖，从而吸收所有水中的氧气。

不同之处在于，这些过去的事件很可能是由树根驱动的，树根在生长期间从地下吸收养分，然后在腐烂期间突然将它们倾倒到土地的水中。

菲利佩利说，该理论是基于新证据和现有证据的混合。

加布里埃尔·菲利佩利。 图片来源：印第安纳大学 Liz Kay

基于对古代湖床石质沉积物的化学分析——其遗骸仍在世界范围内发现，包括研究中使用的来自格陵兰岛和苏格兰东北海岸附近的样本——研究人员能够确认先前确定的更高循环和更低水平的磷，一种存在于地球上所有生命中的化学元素。

他们还能够根据由根系生长引起的“风化”或土壤成分的迹象来识别干湿循环，风化增加表明根系较多的湿循环，而风化减少表明根系较少的干循环。

马修·斯马特。 学分：图片由马修·斯马特提供

重要的是，该团队发现干旱周期与更高水平的磷相吻合，这表明在这些时期死根将它们的养分释放到地球的水域中。

“回顾过去 3.7 亿年并不容易，”斯马特说。 “但岩石有很长的记忆，地球上仍有一些地方可以用化学作为显微镜来解开古代世界的奥秘。”

鉴于与第一棵树的根部发育同时发生的磷循环 – 始祖鸟，这也是第一株长出高达 30 英尺的叶子的植物——研究人员已经能够确定树根的分解是泥盆纪灭绝事件背后的主要嫌疑人。

Filippelli 说，幸运的是，现代树木不会造成类似的破坏，因为大自然已经开发出系统来抵消腐烂木材的影响。 与覆盖在古代地球上的薄薄一层泥土相比，现代土壤的深度也保留了更多的养分。

但研究中揭示的动态揭示了地球海洋中其他新的生命威胁。 该研究的作者指出，其他人认为化肥、粪肥和其他有机废物（如污水）造成的污染， 将地球海洋置于“缺氧边缘”， 或者完全缺氧。

“这些对古代世界自然事件灾难性后果的新见解可能会作为对当今人类活动引起的类似情况后果的警告，”菲利佩利说。

参考：“泥盆纪森林出现和扩张过程中陆地养分的释放增强：来自泻药磷和地球化学记录的证据”，作者：Matthew S Smart、Gabriel Filippelli、William B. 2022 年，GSA 公告。
DOI：10.1130 / B36384.1

该论文的其他作者是 William B. IUPUI 的 Gilhuly III 和英国南安普顿大学的 John Marshall 和 Jessica Whiteside。 斯马特目前是美国海军学院海洋学助理教授。 这项研究得到了美国国家科学基金会的部分支持。