Mikroskobik Fosil Kalıntılar, Antik Bir Yok Oluşun Sorumlusunu Ortaya Çıkardı: Hala Etkide

Ulusal Doğa Tarihi Müzesi

Kimyasal ipuçları, okyanus asitlenmesinin planktonik organizmaları yok etmesine neden oldu ve bu organizmaların iklim üzerinde büyük bir etkisi var.

Erken Kretase dönemi, yüzeyde yaşayan kabuklu foraminifera için pek de iyi bir dönem değildi. Bu mikroskobik, kabuk oluşturan organizmalar, yaklaşık 113 milyon yıl önce planktonik ‘foram’ların çoğunun yok olduğu büyük bir yok oluş deneyimledi. Bu, okyanusun geri kalanı için kötü bir haberdi; çünkü bu minik organizmalar, kabuklarını oluşturmak için karbonu emer ve bu da Dünya’nın iklimi üzerinde büyük bir etkiye sahip olmalarına neden olur.

Şimdi bilim insanları, bu ani yok oluşun “kanıtını” keşfettiler. Araştırmacı bir ekip, fosilleşmiş foram kabuklarının bulunduğu sediment örneklerini Ulusal Doğa Tarihi Müzesi koleksiyonundan inceledi ve bu kabuklar yaklaşık 113 milyon yıl önce meydana gelen yok oluş sırasında tortulaşmıştı. Bilim insanları, Science dergisinde geçen ay yayınlanan bir makalede, kabukların kimyasal bileşimini analiz etti ve bu antik yok oluşun okyanus asitlenmesi nedeniyle gerçekleştiği sonucuna vardı; bu durum günümüzde de Dünya’nın okyanuslarını tehdit eden bir çevresel sorundur.

Makalenin baş yazarı olan Jonathan Chen, “Sonuçlar, okyanus asitlenmesinin planktonik foramlarda kabuk oluşum hızının önemli ölçüde yavaşlamasına neden olduğunu ortaya koyuyor” dedi. “Kabuklarını oluşturmakta zorlandıkları için, bunlardan çok sayıda tür yok oldu.”

Bu yeni makale, Chen’in yıllarca süren çalışmalarının bir sonucu. Chen, bu ilkbaharda Illinois’taki Northwestern Üniversitesi’nden mezun oldu. Çocukluğunda Iowa’da, antik kabukların, mercanların ve diğer omurgasız fosillerinin zengin çeşitliliğiyle ilgileniyordu. Bu fosillerin, milyonlarca yıl önce Dünya’nın ikliminin nasıl olduğuna dair ayrıntılı ipuçları taşıdığını fark etti.

Northwestern Üniversitesi’ne geldiğinde, doğrudan Yer Bilimleri bölümüne gitti ve paleontoloji alanındaki fırsatlar hakkında bilgi aldı. Orada, jeoloji profesörü Brad Sageman, müzenin foraminifera küratörü Brian Huber ile Chen’i tanıştırdı ve Huber, foraminiferalar hakkında daha fazla bilgi paylaşmaktan mutluydu.

Huber’e göre, bir bilim insanı “foram tutkusuna” yakalandığında genellikle paleoklimatoloji veya paleo-oşinografi gibi çevre odaklı paleontoloji alanlarında uzmanlaşır. “Çok sayıda öğrencinin, sedimentler arasında bulunan minik kabukları gördüklerinde ve bunların Dünya’nın tarihi hakkında bilgi sağlamak için ne kadar değerli olduğunu öğrendiklerinde şaşkınlık ve heyecan yaşadıklarını gördüm” dedi.

Chen de farklı değildi ve Natural History Research Experiences (NHRE) kapsamında müzede staj yaparken foraminiferalar üzerine odaklandı. Chen, sediment çekirdeklerinden kum tanesi büyüklüğündeki fosilleri ayırmak için bir fırça kullandı ve bunları mikroskop altında inceledi. Smithsonian’in geniş foraminifera koleksiyonunda çalışmak için sınırlı sayıda örnek bulduğunu söyledi. “Bu organizmaların kabukları okyanus tabanına sürekli olarak düşüyor” dedi. “Paleontolojinin diğer dallarında genellikle en büyük sorun, yeterli sayıda örneğe sahip olmak olsa da, foraminiferalar neredeyse eksiksiz bir fosil kaydı sunuyor çünkü çok sayıda bulunuyorlar.”

Chen’in incelediği örneklerden bazıları, 1980 yılında Güney Atlantik Okyanusu’nda toplanan çekirdeklerden geliyordu. Bu çekirdekler, yaklaşık 113 milyon yıl öncesine tarihlenen sedimentleri içeriyordu ve bu da erken Kretase döneminin iki çağı arasındaki sınırı temsil ediyordu. Bu iki çağ arasındaki geçiş, Aptian ve Albian olarak bilinir ve planktonik foraminiferaların Dünya tarihinde yaşanan ikinci büyük yok oluşa tanık olmuştur.

Yeni makalede Chen, Huber ve meslektaşları, Aptian/Albian sınırındaki fosilleşmiş foram kabuklarının kimyasal bileşimini ölçerek bu yok oluşun nedenini belirlemeyi amaçladı. Foraminifera, kireçtaşı ve tebeşirde bulunan aynı bileşik olan karbonat ile kabuklarını oluşturur. Ancak, deniz suyundan farklı izotopları kullanarak bu yapıları oluşturabilirler. Örneğin, bazı kabuklar daha ağır bir element olan daha fazla miktarda kalsiyum-44 içerirken, diğerleri daha hafif bir izotop olan kalsiyum-40’in daha yüksek konsantrasyonlarına sahiptir.

Chen’in meslektaşları Andrew Jacobson ve Sageman tarafından yapılan önceki araştırmalar sayesinde ekip, Kretase okyanusunun yaklaşık 113 milyon yıl önce nasıl bir ortama sahip olduğunu yeniden oluşturmak için bu kalsiyum izotoplarının konsantrasyonlarını kullanabildi. Örneğin, daha yüksek miktarda kalsiyum-40, daha hızlı kabuk oluşumunu gösterirken, daha fazla kalsiyum-44 içeren kabuklar genellikle okyanus asitlenmesi sonucu oluşan yavaş bir kabuk oluşum hızını gösterir.

Ekip, Aptian/Albian sınırının hem öncesinden hem de sonrasından fosilleşmiş foram kabuklarının kalsiyum izotoplarını ölçtü. Sonuçlar, bu bölgedeki planktonik foram kabuklarında daha eski sedimentlerde bulunanlara kıyasla daha yüksek miktarda kalsiyum-44 bulunduğunu gösterdi. Bu kabuklar ayrıca yok olan foraminiferaların daha eski örneklerine göre daha küçük ve daha incedi. Tüm kanıtlar, Kretase döneminde okyanusların asitlendiğini desteklemektedir.

Araştırmacılar, Aptian/Albian sınırındaki okyanus asitlenmesi olayının, Güney Hindistan Okyanusu’nda bulunan büyük bir magma bölgesinin volkanik faaliyetleri sonucu atmosfere salınan karbondioksit (CO2) gazı nedeniyle meydana geldiğini varsaydılar.

Çevredeki okyanuslar, atmosferdeki fazla CO2’yi emdiğinde deniz suyu daha asidik hale geldi. Bu durum, foraminiferaların kabuklarını oluşturmasını zorlaştırdı. Deniz tabanında yaşayan bentik foraminifera da etkilendi, ancak planktonik foraminifera gibi büyük bir yok oluş yaşamadılar. Chen’e göre bunun nedeni, CO2 gazının önce yüzey sularına ulaştığı ve daha sonra derinlere indiğiydi. Yüzeydeki foraminiferalar yok olurken, bentik foraminifera kalan alkaliliği kullanarak kendilerini asitlenmeye karşı koruyabildiler. “Planktonik foraminifera bir anlamda feda edildi” dedi. “Bu durum, diğer foraminiferaların asitlenmeye karşı kendilerini korumalarına olanak sağladı.”

Huber’e göre, jeolojik kayıtlarda büyük volkanik patlamaların atmosferdeki CO2 konsantrasyonlarını artırdığı başka olaylar da yaşanmıştır. Ayrıca, endüstriyel çağın başlangıcından bu yana okyanusların büyük miktarlarda CO2 emdiği ve bu durumun okyanus asitlenmesinin artmasına neden olduğu gözlemlenmektedir.

Chen, günümüzdeki foraminiferaların geçmişte yaşanan okyanus asitlenmelerine nasıl tepki verdiğini inceleyerek gelecekteki durumu daha iyi anlamanın mümkün olduğunu düşünmektedir. Bu sonbaharda Princeton Üniversitesi’nde doktora çalışmalarına başlayacak ve kabuklarının kimyasını inceleyerek elde edeceği bilgileri dört gözle beklemektedir.

Chen, “Paleontologların ‘küçük fosiller büyük resimleri ortaya koyar’ dediğini” ifade etti. “Foraminiferaların durumunda bu kesinlikle geçerli.”

Jack Tamisiea, Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’nde Bilim İletişimi Uzmanı’dır. Müzenin blogu Smithsonian Voices için her türlü doğa tarihi konusunu takip etmenin yanı sıra, müzenin Halkla İlişkiler ve İletişim Ofisi için medya kapsamını ve çekim faaliyetlerini koordine etmektedir. Jack, Johns Hopkins Üniversitesi’nde bilim yazarlığı alanında yüksek lisans derecesi almıştır ve eserleri New York Times, Scientific American, National Geographic ve diğer bilim odaklı yayınlarda yer almıştır. Boş zamanlarında doğayı keşfetmeyi, çizim yapmayı ve fotoğraf çekmeyi sever. Çalışmalarını https://jacktamisiea.com adresinden takip edebilirsiniz.