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대양의 생명체는 균질하게 퍼져 있습니까?

대양의 생명체는 균질하게 퍼져 있습니까?


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분명히 육지 주변이나 산호초와 산호가 자랄 수 있는 얕은 물에서 생명체는 다양하고 많습니다. 그러나 수백 또는 수천 마일에 걸쳐 육지나 얕은 깊이가 없는 외양(예: 하와이와 캘리포니아 중간)의 해양 생물은 얼마나 퍼져 있습니까?

생명체는 그 사이에 거대한 해양 사막이 있는 군집으로 존재합니까, 아니면 상대적으로 균일하게 퍼져 있습니까?


이것은 일종의 부분적인 대답이지만 여기에 엽록소 밀도를 사용하여 해양 생물의 전 세계 분포를 매핑하는 지도가 있습니다. 예상대로 대부분은 연안 지역 주변에 밀집되어 있지만 대양에서는 꽤 뚜렷한 구역도 볼 수 있으며 북부 및 남부 위도에서 더 많은 주요 생산이 나타납니다. 이 지도 투영이 겉보기 거리를 얼마나 왜곡하는지 확실하지 않지만 아이디어를 얻는 데 도움이 될 것입니다.

여기에서 내가 이 지도를 찾았습니다.

그리고 여기 그들이 참조하는 링크 중 하나가 있습니다. 이 링크에는 탐색할 더 많은 리소스가 있는 것 같습니다.


대양에서의 삶을 위한 고대의 '대약진'

선캄브리아기(5억 4,100만 년 전까지 지속된 지질학적 간격) 말기에 복잡한 다세포 생물이 출현한 것은 지질학적 기록에 나타난 바와 같이 산소의 증가에 의해 촉진되었다고 오랫동안 믿어져 왔습니다. 그러나 이 특정 시기에 산소가 증가한 이유와 그 당시에도 발생했던 지구 역사상 가장 극단적인 기후 변화인 '눈덩이 지구'와 산소가 어떤 관계가 있었는지에 대해서는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

이 새로운 연구는 이 미스터리를 푸는 데 도움이 되는 것은 사실 이 시기에 질소에 무슨 일이 일어나고 있었는지 보여줍니다.

브리스톨 대학의 Patricia Sanchez-Baracaldo 박사가 이끄는 연구원들은 게놈 데이터를 사용하여 외양에서의 광합성이 지구상의 복잡한 생명체의 발달에 기본이 될 만큼 충분한 양의 산소를 제공하는 시아노박테리아 사이의 관계를 재구성했습니다.

이 남조류 중 일부는 또한 생태계에 '질소 비료'를 전달하여 해양 질소 순환에 기여하기에 충분한 양으로 대기 질소를 생체 이용 가능한 질소로 변환할 수 있었습니다.

분자 기술을 사용하여 팀은 이 종이 지질학적 기록에 처음 나타난 8억 년 전의 연대를 측정할 수 있었습니다.

Bristol의 생물학 및 지리 과학 학교의 왕립 학회 Dorothy Hodgkin 연구 펠로우인 Sanchez-Baracaldo 박사는 다음과 같이 말했습니다. 생성물 – 23억 년 전 민물 서식지에서 처음으로 진화했지만 이 산소를 공급하는 남세균이 광활한 바다(지구의 2/3)를 식민지화하고 생물학적 이용 가능한 질소로 충분히 수정될 수 있었던 것은 약 8억 년 전입니다. 그런 다음 복잡한 삶을 향한 다음 '위대한 도약'을 촉진하기에 충분히 높은 수준에서 산소와 탄수화물 식품을 생산합니다.

"우리 연구는 지구 생명체의 진화에서 이 중요한 순간에 중추적인 역할을 한 것이 이 시기에 바다에 고정된 이 질소 '비료'였을 수 있음을 시사합니다."

공동 저자인 Andy Ridgwell 교수는 "외양에서 질소 고정제가 확산되는 시기는 전 지구적 빙하기와 동물의 출현 직전에 발생합니다. 추가 연구가 필요하지만 이러한 진화적 변화는 다음과 관련되었을 수 있습니다. 그리고 아마도 탄소가 훨씬 더 큰 규모로 퇴적물에 묻혔을 때 이 시기에 극단적인 빙하가 발생하는 방아쇠를 제공했을 것입니다."

Sanchez-Baracaldo 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. "지구 생명체의 진화에서 가장 중요하고 중추적인 순간 중 하나에 관한 오래된 미스터리를 해결하기 위해 최첨단 유전 기술을 사용할 수 있게 되어 매우 흥분됩니다. 최근 몇 년 동안 , 게놈 데이터는 더 명확하고 정확하게 생명의 기원에 대한 이야기를 다시 말하는 데 도움이 되었습니다. 미생물이 지구를 거주 가능하게 만드는 데 어떻게 기여했는지에 대한 우리의 이해에 기여하게 된 것은 특권입니다."


요약

해류는 해양 생물에 많은 지대한 영향을 미치며 동식물을 바다 주변으로 이동시킬 뿐만 아니라 열과 영양분을 재분배합니다. 이러한 영향 중 일부는 수십 년 동안 잘 알려져 있었지만 이 분야에서 최근 주요 발전이 있었습니다. 생물학자들은 물리적 해양학자들과 점점 더 협력하고 있습니다. 동시에 해류와 그 변동성을 정확하게 예측하는 방법은 광범위한 공간 및 시간 규모에 걸쳐 개선되었습니다. 이러한 이니셔티브를 통해 해류가 해양 인구의 연결성에 어떤 영향을 미치는지, 고래와 거북이를 포함하여 수영을 잘하는 사람의 이동에 어떻게 영향을 미치는지, 지구 기후 변화의 일환으로 변화하는 조류가 전체 커뮤니티를 어떻게 재형성할 수 있는지에 대한 이해가 있습니다.


해양 공동체

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생물학, 지구과학, 해양학

이 해양 커뮤니티 일러스트레이션 세트는 해양 영역에 대해 가르치는 동안 공식 또는 비공식 교육 중에 시각 자료로 사용할 수 있습니다. 각 그림에는 세 가지 버전이 있습니다.

  • 레이블이 없는 그림
  • 제목이 없는 그림
  • 제목이 붙은 삽화

세 가지 다른 버전은 모든 교육 상황의 요구에 가장 적합한 자료를 제공하기 위해 만들어졌습니다.

바다의 다른 지역은 다른 유형의 해양 생태계로 분류할 수 있습니다. NS 생태계 "공동체와 지역의 생물과 무생물의 상호 작용"으로 정의됩니다. 해양 생태계는 독특한 유기체와 이를 생성하는 물리적 요인의 독특한 조합으로 인한 특성을 가지고 있습니다. 해양 생태계에는 심해 평원(심해 산호, 고래 폭포, 염수 웅덩이와 같은 지역), 남극 및 북극과 같은 극지방, 산호초, 심해(심해 수주에서 발견되는 군집 등), 열수 분출구, 다시마 숲, 맹그로브 숲, 탁 트인 바다, 암석 해안, 염습지 및 갯벌, 모래 사장.

수권은 모든 담수 시스템과 바닷물 시스템을 연결합니다. 염분 또는 높은 염분 함량과 지구 순환은 해양 생태계를 다른 수생 생태계와 다르게 만듭니다. 해양 생태계의 분포를 결정하는 다른 물리적 요인은 지질학, 온도, 조수, 빛의 이용 가능성 및 지리학입니다.

일부 해양 생태계는 매우 생산적입니다. 강어귀, 염습지, 맹그로브 숲을 비롯한 연안 지역에는 생명이 가득합니다. 바다 밑바닥에 있는 심해 평원과 같은 다른 것들은 서로 멀리 떨어져 있는 생명의 주머니를 포함하고 있습니다. 심해와 같은 일부 해양 생태계는 광합성이 일어나지 않는 끊임없는 어둠 속에 있습니다. 바위가 많은 해안과 같은 다른 생태계는 매일 온도, 빛 가용성, 산소 수준 및 기타 요인의 극심한 변화를 겪습니다. 다양한 해양 생태계에 서식하는 유기체는 생태계 자체만큼이나 다양합니다. 그들은 그들이 살고 있는 생태계의 물리적 조건에 고도로 적응해야 합니다. 예를 들어, 심해에 사는 유기체는 자체 광원을 만들어 어둠에 적응했습니다. 광단자는 먹이나 잠재적인 짝을 유인하기 위해 몸에 있는 세포입니다. 바다의 많은 부분이 아직 탐험되지 않은 채 남아 있고 해양 생태계에 대해 배워야 할 것이 많이 남아 있습니다.


해양 환경이 중요한 이유는 무엇입니까?

해양 환경은 여러 가지 이유로 지구 전체에 중요합니다. 첫째, 추정치가 다양하지만 해양 광합성기, 특히 작은 식물성 플랑크톤이 지구 산소의 50% 이상을 생성한다는 데 널리 동의됩니다. 이것은 이러한 해양 유기체의 건강이 지속적인 통기성과 지구의 온도에 필수적이라는 것을 의미하며 광합성 동안 온실 가스인 이산화탄소를 격리하기도 합니다. 이러한 생태계가 파괴되면 수십억 톤의 이산화탄소가 대기로 방출되어 지구 온난화가 가속화됩니다.

그것이 충분히 중요하지 않다면 해양 환경이 중요한 이유가 더 있습니다. 그것들은 행성의 기후와 기상 시스템을 조절하는 데 도움이 되며, 바다의 온난화는 허리케인과 쓰나미와 같은 극단적인 기상 현상의 발생률을 높일 수 있습니다. 동티모르와 같은 태평양 국가.

악화되는 해양 환경은 실제로 해안에 사는 지구촌의 40%를 위험에 빠뜨립니다. 맹그로브 숲과 같은 해안의 생태계는 종종 인접한 인간 정착지에 홍수 및 폭풍 보호 서비스를 제공합니다. 해양 환경의 파괴는 사람들의 생계를 파괴할 수 있습니다. 이는 그레이트 배리어 리프(Great Barrier Reef)와 같은 경이로운 해양에 정박한 어부 및 관광 산업에 해당되며, 이들 중 절반 이상이 해수 온도 상승으로 인해 사망했습니다. 더 놀라운 것은 지구 온난화가 만년설을 녹이고 해수면이 상승하면서 삼켜질 수 있는 섬나라들이며, 많은 사람들이 기후 변화가 진행되면 일어날 수 있는 암울한 징조인 해수면 상승을 피하기 위해 이미 집을 떠나야 했습니다. 체크되지 않은


해양 데드 존이 계속 확산되다

세계 해양에 대한 더 나쁜 소식: 미국 동부와 남부 해안의 거의 전체와 여러 서해안 강 유역에 흩어져 있는 대부분의 해양 생물을 지탱할 수 없을 정도로 산소가 고갈된 바닥 해역 및 바닥 해역의 사해 지역입니다.

의 새로운 연구에 따르면 과학, 나머지 세계는 더 이상 나을 것이 없습니다. 현재 전 세계적으로 확인된 데드존은 405개로 1960년대의 49개에서 증가했습니다. 세계에서 가장 큰 데드존은 발트해로 남아 있으며 현재 연중 내내 바닥 해역에 산소가 부족합니다.

이것은 작은 경제적 문제가 아닙니다. 1976년 뉴욕주와 뉴저지 해안에서 발생한 단일 저산소 현상(1,000평방 킬로미터)의 해저에서 발생한 단일 저산소 현상으로 인해 해당 지역의 상업 및 레크리에이션 어업 비용이 500달러 이상 소요되었습니다. 백만. 현재 상태로 매년 약 83,000톤(75,000미터톤)의 물고기와 기타 해양 생물이 체서피크 만 사각 지대에서 손실되고 있으며 이는 1년 동안 상업용 게 어획량의 절반을 먹일 수 있는 양입니다.

해양 생태학자 루트거와 함께 사각지대를 조사한 버지니아 주 윌리엄스버그에 있는 윌리엄 앤 메리 대학의 해양 생물학자인 로버트 디아즈는 "멕시코 만에서는 212,000미터톤[235,000톤] 이상의 음식이 저산소증으로 손실된다"고 말합니다. 스웨덴 예테보리 대학의 로젠버그. "그것은 ​​루이지애나 만에서 평균적으로 수확되는 갈색 새우의 75%를 먹일 수 있는 양입니다. 저산소증도 없고 먹을거리도 그만큼 많았다면 새우와 게가 더 행복했을 것 같지 않나요? 그들은 확실히 더 뚱뚱할 것입니다."

1990년대 소련의 붕괴와 러시아와 우크라이나의 들판에서 유출되는 비료의 대량 감소로 빠르게 반등했던 흑해와 같이 몇 개의 데드존만이 회복되었습니다. 비료에는 많은 양의 질소가 포함되어 있으며 농경지에서 물과 강으로 흘러들어 결국 바다로 흘러갑니다.

이 비료 유출수는 더 많은 옥수수나 밀에 기여하는 대신 해안 바다의 거대한 조류 꽃을 먹입니다. 이 조류는 차례로 죽고 바닥으로 가라앉아 미생물에 의해 소비되며 이 과정에서 산소를 소비합니다. 더 많은 조류는 더 많은 산소 연소를 의미하며, 이에 따라 물 속의 산소가 줄어들어 물고기, 갑각류 및 기타 해양 생물이 재배치할 수 있는 대규모 비행과 조개 또는 기타 바닥과 같은 움직이지 않는 생물의 대량 죽음을 의미합니다. - 거주자. 그리고 그때가 바로 산소가 없는 환경에서 번성하는 미생물이 장악하여 독성 가스인 황화수소를 생성하는 거대한 박테리아 매트를 형성하는 때입니다.

"해양 환경의 주요 원인은 질소이며, 오늘날 해양 시스템에 질소를 공급하는 가장 큰 원인은 농업입니다. 전 세계적으로 똑같은 시나리오야.' 디아즈가 말했다. "농부들이 일부러 그러는 것이 아닙니다. 그들은 그것을 땅에 붙이기를 원할 것입니다.'

비료 외에도 다른 주요 원인은 화석 연료의 소비입니다. 가솔린과 디젤을 태우면 스모그를 형성하는 질소 산화물이 생성되며, 이는 비가 올 때 하늘에서 질소를 씻어내어 궁극적으로 바다로 흘려보내면 맑아집니다.

전기 자동차나 수소 자동차와 같은 기술 개선이 그 문제를 해결할 수 있지만 농업 문제는 더 까다롭습니다. "질소는 매우 미끄럽기 때문에 땅에 보관하기가 매우 어렵습니다."라고 Diaz는 말합니다. "질소가 토양을 떠나지 않도록 하는 기술을 찾아야 합니다."

또는 농부는 Arcadia Biosciences에서 제공하는 질소 사용 효율(NUE) 개선과 같은 새로운 생명공학을 사용하여 필요한 질소의 전체 양을 줄일 수 있습니다. Arcadia 과학자들은 뿌리가 더 많은 질소를 흡수할 수 있도록 하는 유전자를 과발현하도록 작물을 조작함으로써 "NUE 작물이 절반의 비료로 동일한 수확량을 생산할 수 있음"을 보여주었다고 사장 겸 CEO인 Eric Rey가 말했습니다. "카놀라에서는 3분의 2가 감소했습니다."

기술이 포함된 종자는 이미 농업 대기업인 Monsanto Company와 Dupont의 Pioneer Hi-Bred International에 각각 캐놀라와 옥수수의 경우 라이선스가 부여되었으며 Scotts Miracle-Gro Company의 풀 종자도 언젠가는 이를 사용할 수 있습니다. 지난 4년 동안의 현장 시험에서 유전적 변화의 효과가 입증되었지만 추가 테스트와 정부 승인으로 인해 그러한 작물은 2012년 이전에는 재배되지 않을 것입니다.

"농부들이 질소를 절반만 사용하고 수로로 흘러드는 질소에 큰 유익한 영향을 미친다면 농부들에게 큰 경제적 이익입니다."라고 Rey는 말합니다. 그는 이 제품이 제초제 저항성 작물만큼 빨리 채택되기를 희망하며 1998년 도입된 지 5년이 지난 지금은 미국에서 재배되는 옥수수의 거의 70%가 되었고 현재는 거의 90%입니다. "아마도 2018년까지 극적인 감소가 있을 것으로 합리적으로 예상됩니다."

그러나 여전히 데드 존 문제를 해결하지 못할 수 있습니다. 너무 많은 질소가 이제 이 연안 해역에 도달하여 대부분이 퇴적물에 묻히게 된다고 Diaz는 말합니다. 새로운 질소 공급원이 제거되더라도 퇴적물은 시간이 지남에 따라 질소를 방출하여 순환을 지속시킵니다.

이러한 회복 불능은 퇴적물에 묻혀 있는 질소뿐만 아니라 미시시피와 같은 강의 방대한 흐름에도 불구하고 서로 섞이지 않는 수층에 의해 유발됩니다. 대신 표면의 더 따뜻하고 더 신선한 물이 더 차갑고 밀도가 높으며 염도가 높은 물 위에 놓이며 이 둘을 혼합하는 데 여러 강력한 허리케인의 에너지가 필요합니다.

예를 들어, 허리케인 카트리나가 시속 210킬로미터보다 빠른 속도로 불어오는 강력한 바람으로 루이지애나 해안을 강타했을 때 이 거대한 열대성 폭풍은 다음과 같은 이점을 제공했습니다. 아래에 거의 무산소 해역이 있어 잠시 동안 미국에서 가장 큰 사각지대를 없앴습니다. 허리케인 리타가 그 뒤를 이어 작업을 마치고 미시시피 강 입구에서 매년 형성되는 계절적 사각지대를 일찍 끝냈습니다.

작년에 뉴저지주 크기의 면적인 약 8,500평방마일(22,000평방킬로미터) 이상에 달하는 그 사각지대&mdash는 풍부한 질소 부하로 인한 초여름 홍수&mdash 형태 덕분에 2008년에는 더욱 확장될 것으로 예상됩니다. 미시시피 인은 미국 중서부의 농장에서 운반됩니다.

허리케인에 대한 희망은 대중적이지도 않고 합리적이지도 않습니다. 그래서 해결책을 갈망하는 발트해 국가의 과학자들은 이른바 지구 공학 옵션인 자연계에 대한 대규모 인간 개입을 고려하고 있습니다. 이 경우 어떤 일이 발생하는지 평가하기 위해 공기가 작은 베이 중 일부로 버블링됩니다. "농업용 연못을 보면 산소 부족을 방지하기 위해 공기를 공급할 수 있습니다."라고 Diaz는 말합니다. "하지만 그것은 연못입니다. 우리는 조수가 있는 개방형 시스템에 대해 이야기하고 있습니다. 물은 거기에만 머무르지 않는다."

궁극적으로, 데드 존에 생명을 되돌리려면 허리케인의 에너지와 함께 농업과 운송의 혁명이 필요할 수 있습니다. "데드 존과 허리케인의 에너지를 섞을 수 없다면," 디아즈가 덧붙입니다.


죽은 자의 몸이 살아난 것처럼 생물학은 1400년대에 다시 살아났습니다. 이것이 유럽 르네상스의 시작이었다. 그것은 초기 중세 시대의 끝과 새로운 학습의 시작을 표시했습니다. 예술, 책, 과학이 다시 한 번 인기를 얻었습니다. 이 기간 동안 생물학자들은 인체에 대해 더 많이 배우는 데 초점을 맞췄습니다. 그것은 죽은 자를 연구하는 것을 의미했습니다.

유럽의 르네상스 시대에 생물학자들은 인체가 어떻게 작동하는지 알아보기 위해 인체를 해부했습니다. 클릭하면 확대됩니다.

해부는 생물학자들이 신체가 어떻게 작동하는지 발견한 주요 방법 중 하나였습니다. 그들은 시체를 탁자 위에 올려 놓고 그것을 쪼개곤 했습니다. 이런 식으로 그들은 인간이 뛰놀 수 있는 모든 것을 볼 수 있었습니다. 이전에 인체 내부를 연구한 사람은 많지 않았습니다. 이제 그들은 정맥, 신경, 뼈, 근육을 보았습니다. 생물학자들은 모든 것을 샅샅이 뒤졌습니다. 그 후, 그들은 발견한 것을 그림으로 그렸습니다. 이것은 그들이 모든 것이 어떻게 연결되어 있는지 이해하는 데 도움이되었습니다.


대양에서의 삶을 위한 고대의 '대약진'

선캄브리아기 말(5억 4,100만 년 전까지 지속된 지질학적 간격) 말에 복잡한 다세포 생물이 출현한 것은 지질학적 기록에서 밝혀진 바와 같이 산소의 증가에 의해 촉진되었다고 오랫동안 믿어져 왔습니다. 그러나 이 특정 시간에 산소가 증가한 이유와 그 관계가 지구가 경험한 것 중 가장 극단적인 기후 변화와 그 당시에도 발생했던 &ndash와의 관계에 대해서는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

이 새로운 연구는 사실 이 시간에 질소에 무슨 일이 일어나고 있었는지가 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 수 있음을 보여줍니다.

Bristol 대학의 Patricia Sanchez-Baracaldo 박사가 이끄는 연구원들은 게놈 데이터를 사용하여 외양에서 광합성을 통해 지구상의 복잡한 생명체가 발달하는 데 기본이 될 만큼 충분한 양의 산소를 제공하는 시아노박테리아 사이의 관계를 재구성했습니다.

이 시아노박테리아 중 일부는 대기 질소를 생체 이용 가능한 질소로 변환하여 해양 질소 순환에 기여하여 생태계에 ‘질소 비료’를 전달할 수 있었습니다.

연구팀은 분자 기술을 사용하여 이 종이 지질학적 기록에 처음 등장한 8억 년 전의 연대를 측정할 수 있었습니다.

Bristol’s Schools of Biological and Geographical Sciences의 왕립 학회 Dorothy Hodgkin 연구 펠로우인 Sanchez-Baracaldo 박사는 "산소 광합성은 미생물이 이산화탄소를 탄수화물로 고정하고 물을 분해하고 산소를 방출하는 과정을 -product &ndash는 23억 년 전에 민물 서식지에서 처음으로 진화했습니다. 그러나 약 8억 년 전까지만 해도 이 산소를 공급하는 시아노박테리아가 광대한 바다(지구의 3분의 2)를 식민지화하고 생체이용 가능한 질소로 비료를 주어 산소와 탄수화물 식품을 생산할 수 있을 만큼 충분히 높은 수준으로 생산할 수 있었습니다. 복잡한 삶을 향한 다음 ‘대도약’을 촉진합니다.

"우리 연구에 따르면 지구 생명체의 진화에서 이 중요한 순간에 중추적인 역할을 한 것은 이 시기에 바다에 있는 이 질소 ‘비료’ 고정이었습니다."

공동 저자인 Andy Ridgwell 교수는 "외양에서 질소 고정제가 확산되는 시기는 전 지구적 빙하기와 동물의 출현 직전에 발생합니다. 더 많은 연구가 필요하지만 이러한 진화적 변화는 탄소가 이제 훨씬 더 큰 규모로 퇴적물에 묻혔기 때문에 이 시기에 극단적인 빙하의 발생과 관련이 있고 아마도 방아쇠를 제공했을 것입니다.”

Sanchez-Baracaldo 박사는 "지구 생명체의 진화에서 가장 중요하고 중추적인 순간 중 하나에 관한 오래된 미스터리를 해결하기 위해 최첨단 유전 기술을 사용할 수 있게 되어 매우 흥분됩니다. 최근 몇 년 동안 게놈 데이터는 생명의 기원에 대한 이야기를 보다 명확하고 정확하게 다시 설명하는 데 도움이 되었습니다. 미생물이 지구를 거주 가능하게 만드는 데 어떻게 기여했는지 이해하는 데 기여하게 된 것은 영광입니다.”

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물의 세계

약 4억 5000만 년 전 후기 오르도비스기 사건이 시작될 때, 세상은 오늘날이나 공룡 시대와 매우 다른 곳이었습니다. 대부분의 생명체는 바다에서만 발생했으며 식물은 육지에 이제 막 나타나기 시작했습니다. 현대 대륙의 대부분은 곤드와나(Gondwana)라고 불리는 하나의 초대륙으로 뭉쳐져 있었습니다.

빙하 아래 곤드와나의 대부분을 차지한 지구 냉각으로 인해 멸종의 초기 펄스가 시작되었습니다. 약 4억 4,400만 년 전쯤 두 번째 멸종 펄스가 히르난트와 루다니아 지질학적 단계 사이의 경계에서 시작되었습니다. 후기 오르도비스기 사건이 궁극적으로 지나갈 때까지 해양 생물종의 약 85%가 화석 기록에서 사라졌습니다.

스탠포드 연구원들과 그들의 연구 동료들은 특히 멸종의 두 번째 펄스를 조사했습니다. 팀은 지구의 바다에서 용존 산소 부족(현재와 마찬가지로 당시 해양 생물학에 매우 중요)이 발생한 위치와 발생 범위 및 기간에 대한 불확실성을 억제하려고 했습니다. 이전 연구에서는 우라늄 및 몰리브덴과 같은 금속의 동위원소를 포함하는 고대 퇴적물 분석을 통해 해양 산소 농도를 추론했습니다.


'살아있기에는 정말 나쁜 시간' - 고대의 다이오프와 관련된 해양 탈산소화

연구원들은 지구 역사상 "빅 5" 대멸종 중 하나인 해양의 탈산소화가 생물다양성을 파괴했다는 새로운 증거를 제시합니다. 기후 변화가 오늘날 해양의 산소 감소에 기여한다는 관련 정보입니다.

새로운 연구에서 스탠포드 연구원들은 지구의 바다에 산소 부족이 약 4억 4400만 년 전에 엄청난 죽음에 기여했다는 이론을 강력하게 뒷받침했습니다. 새로운 결과는 이러한 무산소 상태가 300만 년 이상 지속되었음을 보여줍니다. 이는 지구 역사상 유사한 생물다양성을 파괴하는 주문보다 훨씬 더 오래 지속되었다는 것입니다.

고대의 대량 멸종 사건에 대한 깊은 이해를 넘어, 이 발견은 오늘날과 관련이 있습니다. 지구 기후 변화는 대양과 연안 해역의 산소 수준 감소에 기여하고 있으며, 이는 다양한 종의 운명을 초래할 가능성이 있는 과정입니다.

연구를 주도한 대학원생인 Richard George Stockey는 “우리 연구는 수억 년 전에 발생한 대량 소멸 동안 무산소 상태의 범위와 강도에 대해 남아 있는 불확실성을 많이 제거했습니다.”라고 말했습니다. 연구 공동 저자인 Erik Sperling, Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sciences(Stanford Earth) 지질과학 조교수입니다. "그러나 발견은 그 하나의 생물학적 대격변에만 국한되지 않습니다."

에 발표된 연구 네이처 커뮤니케이션즈 4월 14일, 후기 오르도비스기 대량 멸종으로 알려진 사건이 중심이 되었습니다. 그것은 지구 역사상 "빅 5"의 위대한 죽음 중 하나로 인식되며, 가장 유명한 것은 약 6,500만 년 전에 모든 비조류 공룡을 멸종시킨 백악기-고기 시대 사건입니다.

물의 세계

약 4억 5000만 년 전 후기 오르도비스기 사건이 시작될 때, 세상은 오늘날이나 공룡 시대와 매우 다른 곳이었습니다. 생명체의 대다수는 바다에서만 발생했으며 식물은 육지에 이제 막 나타나기 시작했습니다. 현대 대륙의 대부분은 곤드와나(Gondwana)라고 불리는 하나의 초대륙으로 뭉쳐져 있었습니다.

빙하 아래 곤드와나의 대부분을 차지한 지구 냉각으로 인해 멸종의 초기 펄스가 시작되었습니다. 약 4억 4,400만 년 전쯤 두 번째 멸종 펄스가 히르난트와 루다니아 지질학적 단계 사이의 경계에서 시작되었습니다. 후기 오르도비스기 사건이 궁극적으로 지나갈 때까지 해양 생물종의 약 85%가 화석 기록에서 사라졌습니다.

후기 오르도비스기와 초기 실루리아기 동안 퇴적된 캐나다 유콘 필 강에 노출된 적층된 검은색 혈암과 처트. 이 퇴적물은 해저의 무산소 상태로 인해 해저에 유기체가 살고 있다는 증거를 보여주지 않습니다. 연구원들은 새로운 미량 금속 동위원소 데이터와 불확실성 모델링을 사용하여 이 기간 동안 저산소 상태의 전 지구적 범위를 추정했습니다. 크레딧: Erik Sperling

스탠포드 연구원들과 그들의 연구 동료들은 멸종의 두 번째 펄스를 구체적으로 조사했습니다. 팀은 지구의 바다에서 용존 산소 부족(현재와 마찬가지로 당시 해양 생물학에 매우 중요)이 발생한 위치와 발생 범위 및 기간에 대한 불확실성을 억제하려고 했습니다. 이전 연구에서는 우라늄과 몰리브덴과 같은 금속의 동위원소를 포함하는 고대 퇴적물의 분석을 통해 해양 산소 농도를 추론했습니다.

원소 증거

Stockey는 이전에 발표된 금속 동위원소 데이터와 리비아 무르주크 분지(Murzuq Basin)에서 채취한 블랙 셰일 샘플의 새로운 데이터를 통합한 새로운 모델의 구성을 주도했으며, 이는 대량 멸종 기간 동안 지질 기록에 기록되었습니다. 이 모델은 육지에서 침출되어 강을 통해 바다에 도달하여 해저에 가라앉는 우라늄 및 몰리브덴의 양을 포함하여 금속과 관련된 31가지 다양한 변수를 고려하여 넓은 범위의 그물을 던졌습니다.

모델의 결론: 합리적인 시나리오에서 심각하고 장기간의 해양 산소 결핍은 지구 해저의 많은 양에서 발생했음에 틀림없습니다. Sperling은 "이 모델 덕분에 길고 심오한 전지구적 무산소 현상이 후기 오르도비스기의 대량 멸종의 두 번째 펄스와 관련이 있다고 자신 있게 말할 수 있습니다."라고 말했습니다. "대부분의 해양 생물에게 히르난트-루다니아 경계는 실제로 살기에 정말 나쁜 시기였습니다."

생물다양성에 미치는 영향

과거의 교훈에 따르면 현대 해양, 특히 주요 육지를 둘러싸고 있는 대륙붕의 상부 경사면에서 점점 더 많이 기록되는 탈산소화가 많은 유기체 유형에 부담을 줄 것이며 아마도 멸종 위기에 처할 것입니다. "낮은 산소 조건이 다양성에 심각한 영향을 미치지 않을 리가 없습니다."라고 Stockey는 말했습니다.

이런 식으로, 이 연구의 발견은 지구에 먼 옛날의 빛을 비추는 것 외에도 연구자들이 지금의 행성을 더 잘 모델링하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"우리는 실제로 현대 바다의 산소화를 모델링하는 데 큰 문제가 있습니다."라고 Sperling이 말했습니다. "그리고 과거에 바다가 어떻게 행동했는지에 대한 생각을 확장함으로써 오늘날 바다에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다."

참조: 2020년 4월 14일 Richard G. Stockey, Devon B. Cole, Noah J. Planavsky, David K. Loydell, Jiří Frýda 및 Erik A. Sperling의 “초기 실루리아기의 영구 지구 해양 euxinia', 네이처 커뮤니케이션즈.
DOI: 10.1038/s41467-020-15400-y

이 연구의 공동 저자는 조지아 공과 대학, 예일 대학, 포츠머스 대학 및 체코 프라하 생명 과학 대학과 있습니다.

이 연구는 Alfred P. Sloan Foundation, National Science Foundation, Packard Foundation 및 NASA의 지원을 받았습니다.



코멘트:

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