Forskare har länge trott att en monumental ökning av syre drev den kambriska explosionen för cirka 540 miljoner år sedan, vilket gav upphov till en rik mångfald av komplexa djurarter på jorden. Men nya forskningsresultat tyder på att syre inte nödvändigtvis flödade in i atmosfären och haven vid denna tidpunkt, utan istället långsamt löstes upp i grunda bassänger och kontinentalsocklar.
Mindre syreökning räckte för stor ekologisk förändring
”Cambrianska djur behövde troligen inte så mycket syre som forskare tidigare trott,” säger Erik Sperling, geobiolog vid Stanford University och seniorförfattare till den nya studien. ”Vi fann mindre ökningar i syresättning – i sedimentära bergarter som bildades på botten av forntida hav – som är tillräckliga för att driva stora förändringar i ekologin.”
Före den kambriska explosionen kunde encelliga organismer och andra små varelser inte växa sig mycket större och utvidga sina kroppar på grund av bristen på syre. Men spridda och ibland motsägelsefulla bevis från olika geologiska platser runt om i världen har fått vissa forskare att ifrågasätta hur mycket syre som verkligen behövdes och när syrenivåerna i många livsmiljöer nådde en kritisk tröskel.
Spårmetaller ger nytt ljus på syrenivåer
Forskarteamet bakom den nya studien har analyserat spårmetaller i sedimentära bergarter för att rekonstruera långsiktiga trender i globala syrenivåer i oceanerna och marin liv under de senaste 700 miljoner åren. Analysen av molybden och uran, båda indikatorer på globala syrenivåer i havet, tillsammans med biogeokemiska modeller av syreflöden mellan haven och atmosfären, tyder på att syrenivåerna i djuphavet inte nådde moderna nivåer förrän 140 miljoner år efter den kambriska explosionen, under devonperioden.
”Ur ett globalt perspektiv såg vi inte full syresättning av haven till nära moderna nivåer förrän för cirka 400 miljoner år sedan, ungefär vid den tidpunkt då vi ser uppkomsten av stora skogar på land,” förklarar Richard Stockey, paleobiolog vid University of Southampton, som ledde studien.
Ökade syrenivåer i grunda vatten
Syrenivåerna i grunda vatten, som rörs upp av vindar och vågor, kan ha ökat tillräckligt för att stödja uppkomsten av olika marina livsformer. ”Det är inte en enorm ökning av syre,” påpekar Sperling, ”men det kan vara tillräckligt för att korsa kritiska ekologiska trösklar, baserat på vad vi ser i moderna områden med naturligt lågt syre.”
Tidigare forskning och fortsatta diskussioner
Teamets fynd bygger vidare på resultaten från en studie 2017, som visade att grunda hav syresattes först, men att atmosfäriskt syre inte nådde moderna nivåer förrän 50-100 miljoner år efter den kambriska explosionen, under ordoviciumperioden.
Andra forskare har emellertid funnit att syrenivåerna började stiga under den tidiga ediacara-perioden för cirka 640–600 miljoner år sedan, i den första av tre successiva syrepulser som sammanföll med viktiga evolutionära språng inför den kambriska explosionen.
Mer information:
Life Only Needed A Small Amount of Oxygen to Explode, Scientists Find, ScienceAlert
Stockey, R.G., Cole, D.B., Farrell, U.C. et al. Sustained increases in atmospheric oxygen and marine productivity in the Neoproterozoic and Palaeozoic eras. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01479-1