Hjem
Institutt for geovitenskap

Biologisk mangfold i havet knyttes til geologi

Science artikkel relaterer havets biologiske mangfold til jordens geologiske utvikling

Hovedinnhold

I året fjerde Science-artikkelen fra Institutt for Geovitenskap knyttes det biologiske mangfoldet i havet de siste 500 mill. år til jordens geologiske utvikling

Vi har spurt medforfatter, Bjarte Hannisdal, forsker ved Senter for Geobiologi hva hovedbudskapet i den nye artikkelen; "Phanerozoic Earth Evolution and Marine Biodiversity", er ?

- Det biologiske mangfoldet i havet har gjennomgått store endringer de siste 500 millioner år. Disse endringene kan knyttes til jordens geologiske utvikling.

For de som ikke selv er geologer kan det her bemerkes at de siste 500 millioner år, en periode geologene kaller fanerozoikum, er den delen av jordens historie hvor vi finner rikelig med fossiler oppbevart i sedimentære bergarter.  I løpet av denne perioden førte platetektoniske bevegelser til dannelsen og oppsprekkingen av superkontinentet Pangea.

Hvorfor er dette viktig?

- For det første ønsker vi å forstå hvordan store miljøendringer har påvirket biosfæren. Fossilrekken er den eneste direkte dokumentasjonen vi har av hvordan det biologiske mangfoldet (biodiversitet) har utviklet seg i jordens fortid. Paleontologer har lenge ønsket å forklare hvorfor store grupper av organismer kommer og går, inkludert de store masseutryddelsene. Dette kan også hjelpe oss å forstå de langsiktige konsekvensene av store miljøendringer i dag og i fremtiden. Forskerne er imidlertid uenige om hvilken rolle 'geologi' (f. eks. klima) og 'biologi' (f. eks. konkurranse) har  spilt i utformingen av biosfæren.

For det andre: Selve fossilrekken er formet av både biologiske og geologiske prosesser. Fossiler finner vi i lagrekken av sedimentære bergarter, og denne lagrekken har også variert mye gjennom jordens historie. Paleontologer er derfor bekymret for at endringer i mengden bergarter som er tilgjengelig for fossilsamlere kan føre til en skjevhet i den fossile biodiversiteten. Denne studien viser derimot at mye av likheten mellom fossilrekken og lagrekken kan forklares ved at begge har blitt påvirket av de samme prosessene. For eksempel har platetektoniske prosesser drevet langsiktige endringer i havnivået, dvs. hvor store deler av kontinentene som har vært dekket av havet. Dette er en viktig faktor for dannelsen av sedimentære bergarter, men kan også ha store konsekvenser for det biologiske mangfoldet i havet.

Videre har koblingen mellom geo- og biosfæren etterlatt seg kjemiske spor.
Denne artikkelen viser også at geokjemiske indikatorer på havvannets isotopiske sammensetning kan inneholde informasjon som er relevant for å forstå endringer i marin biodiversitet. Vi ble litt overrasket over å finne et sterkt signal i havets svovel-isotopiske sammensetning, som reflekterer endringer i det globale svovelkretsløpet. Koblingen mellom marin biodiversitet og svovelkretsløpet kan delvis knyttes til endringer i oksygennivået i marine miljøer.

Og til sist; Samspill mellom de ulike komponentene i jordsystemet* har formet biosfæren. Ideen om jorden som et komplekst system innebærer at de ulike komponentene (tektonikk-hav-atmosfære-liv) er koblet sammen.  For eksempel er det geologiske svovelkretsløpet koblet til karbonkretsløpet gjennom avsetning av organisk materiale i marine sedimenter. I stedet for å fremheve en enkelt mekanisme, må vi trolig se på samspillet mellom ulike komponenter at jordsystemet dersom vi vil forstå den dynamiske utviklingen av biodiversitet på geologisk tidsskala.
[*Earth System, må ikke forveksles med jordfeilbryteren i sikringsskapet...]

Hvilke data ble brukt?
- I dette arbeidet kombinerte vi store datasett på fossil biodiversitet, den sedimentære lagrekken, globalt havnivå, og havvannets isotopiske sammensetning. Fossildata ble hentet fra Paleobiology Database, en global sammenstilling av fossilforekomster i rom og tid. Lagrekkedata ble hentet fra Macrostrat-databasen, en sammenstilling av bergartsforekomster i rom og tid. Disse to databasene gjorde det mulig å sammenligne den marine fossilrekken og lagrekken direkte, selv om dette foreløpig er begrenset til Nord-Amerika. Vi brukte publiserte havnivå-estimater, som vi tolker som et mål på relative endringer i hvor mye havet dekker kontinentene. Geokjemiske data ble hentet fra en publisert database med globale isotopsammensetninger av O, C, S, og Sr fra marine kalksteiner. Disse tolkes generelt som indikatorer på klima (O), karbonkretsløp (C), svovelkretsløp (S), samt tektonikk og forvitring (Sr).

Hvilke metoder ble brukt?
- Vi brukte statistiske metoder til å studere sammenhenger mellom de ulike datasettene. Noen av sammenhengene er potensielt svært komplekse, og det er knyttet stor usikkerhet til å modellere disse. Derfor valgte vi en ren data-analyse.

Hva er den nye kunnskapen her ?
- Jo, for det første er det flere studier som har sett på sammenhenger mellom biodiversitet og miljøendringer, men i dette arbeidet gikk vi et steg lenger ved å inkludere samtidige endringer i den sedimentære lagrekken. For eksempel kunne likheter mellom fossil biodiversitet og havnivå forklares ved at havnivået kontrollerer den sedimentære lagrekken, som igjen kontrollerer fossilrekken. I stedet fant vi at havnivået har påvirket marin biodiversitet uavhengig av endringene i lagrekken.

Videre har en sammenheng mellom marin biodiversitet og det globale svovelkretsløpet over geologisk tidsskala hittil vært lite dokumentert. Vi håper at dette vil bidra til å frembringe nye hypoteser som kan testes mot geologiske data.

Og så må det nevnes at noen av de statistiske metodene vi brukte har ikke tidligere vært anvendt på dette problemet.

Andre artikler om denne saken:

 

UiB Aktuelt

Geobio

UW-Madison news release

Science-artikkelen

Perspective-artikkelen av J. Crampton