Investigadores del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Syracuse han confirmado que el aumento de los niveles de oxígeno oceánico y atmosférico evolucionó conjuntamente con la vida marina hace cientos de millones de años.
Wanyi Lu, un candidato a doctorado que estudia con el profesor asociado Zunli Lu sin relación en la Facultad de Artes y Ciencias, es el autor principal de un artículo innovador en ciencia revista Asociación Estadounidense para el Avance de las Ciencias, 2018.
El documento surge de un esfuerzo de investigación multinacional de varios años dirigido por Zunli Lu que reconsidera las causas y los impactos del aumento de la oxigenación en las plataformas continentales durante el Eón Fanerozoico actual, que comenzó hace más de 542 millones de años.
"La mayoría de los estudios sobre la historia del oxígeno se centran en la atmósfera y los océanos profundos, con implicaciones en la evolución de la vida", dice Zunli Lu. "Creemos que el nivel de oxígeno oceánico en la columna de agua por encima de las plataformas continentales [es decir, la parte superior del océano] puede haber sido una bestia diferente ".
El elemento central de la investigación del equipo fue un proxy geoquímico que Lu fue pionero en 2010. Usando un enfoque novedoso basado en la geoquímica del yodo, él y sus colegas midieron la proporción de yodo a calcio en minerales y fósiles de carbonato de calcio.
Timothy Lyons, profesor distinguido de biogeoquímica en la Universidad de California, Riverside UCR, considera que la geoquímica del yodo es una "herramienta poderosa" para restringir las condiciones de oxígeno en las condiciones de superficie a cerca de la superficie del océano antiguo. "Estos son losaguas en las que los primeros animales aparecieron por primera vez, evolucionaron y avanzaron hacia ecologías complejas ", dice." Los resultados de este estudio revelan dinámicas ambientales previamente inimaginadas en esas primeras aguas, y esas condiciones deben haber impactado a los animales ".
Lu se toma los elogios con calma, pero insiste en que los hallazgos del grupo son novedosos. "La parte superior del océano se oxigeno mucho más tarde de lo que se pensaba originalmente", dice.
El geoquímico de Siracusa ilustra su punto al describir una espesa neblina de metano que originalmente envolvía el planeta, dejando poco o ningún oxígeno en la atmósfera. Los microbios fotosintetizados finalmente produjeron suficiente energía química, lo que provocó que el oxígeno libre se acumulara en la atmósfera ".el escenario para el Gran Evento de Oxidación hace unos 2.300 millones de años ", dice.
Con la oxigenación vino el surgimiento de formas de vida multicelulares durante los siguientes mil millones de años. Entre ellas se encontraban los eucariotas, cuya información genética se almacenaba dentro de un núcleo o núcleos unidos a una membrana.
La pregunta en la mente de todos, en particular la de Wanyi Lu, era cómo y cuándo el océano global se oxigeno lo suficiente para dar cabida a diversas formas de vida marina, incluidas las que viven en la actualidad.
"Nuestros datos de yodo son consistentes con un aumento importante en el nivel de oxígeno atmosférico que ocurrió hace unos 400 millones de años", dice Lu, cuyos estudios de doctorado involucran geoquímica de baja temperatura y cambios ambientales globales. "Sin embargo, los niveles de oxígeno en la capa superior del océanono se estabilizó en condiciones casi modernas hasta hace 200 millones de años, cuando el plancton eucariota más grande dominaba los océanos del mundo. El momento tiene perfecto sentido ".
Para comprender tales observaciones en el registro de rocas, se deben apreciar los procesos biogeoquímicos y oceanográficos a gran escala, así como la composición química atmosférica ". Examinamos las funciones de estos dos controles en la parte superior del océano, utilizando un sofisticado modelo del sistema terrestre [ESM] con un nombre interesante: GENIE, que es la abreviatura de 'Tierra integrada habilitada para la red' ", dice Zunli Lu.
Andy Ridgwell, profesor de Ciencias de la Tierra en la UCR, desarrolló el marco de modelado característico de GENIE, que compone una gama de simulaciones de ESM en varias escalas de tiempo. "La forma innovadora en que el equipo de Syracuse combinó mediciones de rocas antiguas con un modelo matemático complejo de laEl sistema climático global y el ciclo del carbono fueron impresionantes ", dice.
Ridgwell alaba la conclusión principal del análisis final del equipo: que un cambio fundamental en los eucariotas condujo a una mayor profundidad de remineralización de la materia orgánica y, en última instancia, a una capa superior del océano "resilientemente oxigenada". Esto encaja perfectamente con nuestra comprensión en desarrollo.de los pasos evolutivos clave tomados para crear el planeta que tenemos hoy ", dice Ridgwell, que estudia el modelado biogeoquímico y el cambio climático a largo plazo.
Lee Kump, decano de la Facultad de Ciencias de la Tierra y Minerales en Penn State, dice que los hallazgos del grupo son un poderoso recordatorio de cómo la teoría de la evolución de Darwin puede ser solo a medias.Claro, pero la innovación biológica puede afectar el medio ambiente, incluso a escala global ", dice el reconocido paleoclimatólogo.
Sin embargo, ese no es el final de la historia. Ros Rickaby, profesora de geoquímica en la Universidad de Oxford Reino Unido, dice que los hallazgos también refuerzan el vínculo entre la oxigenación y el tamaño del cuerpo de los animales marinos. "Es increíble pensar queel creciente éxito de la mineralización microscópica del plancton en el océano, a través del cambio en la distribución del oxígeno, podría haber tenido efectos de gran alcance en todo el sistema de la Tierra para aumentar el tamaño corporal promedio de los animales ", dice." Nos recuerda a laintrincada interconexión entre todas las partes del ecosistema marino ".
Agrega Zunli Lu: "Es un excelente ejemplo de la coevolución de la vida y el planeta".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Syracuse . Original escrito por Rob Enslin. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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