مدار متغیر زمین بر تکامل تأثیر می گذارد – زومیت

همانطور که کشتی زنده شما به دور خورشید می چرخد، منحنی فعلی آن تقریبا دایره ای است. اما مدار زمین آنقدر که فکر می کنید پایدار نیست.

هر 405000 سال، مدار سیاره ما طولانی تر، 5 درصد بیضوی می شود و پس از مدتی به مدار یکنواخت تر خود باز می گردد. مدت‌هاست که می‌دانیم این چرخه به نام «غیر مرکزی» باعث تغییرات آب و هوایی جهانی می‌شود، اما مشخص نیست که چگونه بر زندگی روی زمین تأثیر می‌گذارد. اکنون، شواهد جدید نشان می دهد که مدار نوسانی زمین ممکن است بر تکامل بیولوژیکی تأثیر بگذارد.

تیمی از دانشمندان به رهبری دیرینه شناس لوک بوفور از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) نشانه هایی دریافت کرده اند که خروج از مرکز مداری، حداقل در پلانکتون های فتوسنتزی (فیتوپلانکتون)، باعث شیوع گونه های جدید می شود.

کوکولیتوفورها جلبک های میکروسکوپی هستند که از نور خورشید استفاده می کنند. کوکولیتوفورها صفحات آهکی را در اطراف بدن نرم و تک سلولی خود تشکیل می دهند. این پوسته‌های سنگ آهک که کوکولیت نامیده می‌شوند، به وفور در اسناد فسیلی یافت می‌شوند و اولین بار در تریاس بالایی ۲۱۵ میلیون سال پیش ظاهر شدند. این موجودات اقیانوسی به قدری فراوان هستند که نقش عمده ای در چرخه های مواد مغذی زمین دارند، بنابراین نیروهای مؤثر بر حضور آنها تأثیر زیادی بر سیستم های زمین می گذارد.

بوفورت و همکارانش از یک میکروسکوپ هوش مصنوعی برای اندازه گیری 9 میلیون کوکوآلیت استفاده کردند که مربوط به 2.8 میلیون سال تکامل در اقیانوس های هند و آرام است. آنها با استفاده از نمونه های شناخته شده رسوبات اقیانوسی توانستند وضوح بسیار بالایی تا دو هزار سال به دست آورند. محققان از محدوده های حلزونی شکل برای تخمین تعداد گونه ها استفاده کردند زیرا مطالعات ژنتیکی قبلی نشان داده بود که گونه های مختلف در خانواده Noelaerhabdaceae کوکلیتوفورها را می توان بر اساس اندازه سلول متمایز کرد.

محققان دریافته اند که طول متوسط ​​یک کواگولیت مطابق با یک چرخه منظم است که مربوط به یک چرخه خارج از مرکز 405000 سال است. بزرگترین اندازه متوسط ​​کوکولیت اندکی پس از ماکزیمم کسوف ظاهر شد و ربطی به اینکه زمین در دوره یخبندان یا بین یخبندان قرار داشت نداشت. بوفورت و همکارانش در مقاله خود توضیح دادند:

در اقیانوس مدرن، بالاترین تنوع فیتوپلانکتون در مناطق استوایی یافت می شود. این الگو احتمالاً مربوط به دمای بالا و شرایط پایدار است. این به این دلیل است که تنوع فصلی گونه‌ها در عرض‌های جغرافیایی میانی بیشتر است و به دلیل تفاوت شدید دما بین فصول مختلف است.

آنها دریافتند که همین الگو در مدت زمان طولانی تری وجود داشته است. با بیضی‌شدن مدار زمین، فصل‌های اطراف استوا واضح‌تر می‌شوند و تفاوت‌های بین آنها افزایش می‌یابد. این شرایط متغیرتر کوکولیتوفورها را متنوع تر می کند.

با توجه به اندازه کوکوآلیت و درجه کلسیفیکاسیون اعضای خانواده، به دلیل تنوع بیشتر در زیستگاه اکولوژیکی، گونه های بیشتری یافت می شود. Noelaerhabdaceae تغییرات برای سازگاری و رشد در محیط جدید.

_{تفاوت در اندازه دنبالچه در دوره های مختلف: میوزین (چپ)، پلاستوزین (راست)}

جدیدترین مرحله تکاملی شناسایی شده توسط محققان حدود 550000 سال پیش است (در طول رویدادهای تشعشعی که در آن گونه های جدید Gephyrocapsa ظاهر شد). بوفورت و همکارانش این تفسیر را با استفاده از داده های ژنتیکی گونه های زنده مدرن تایید کردند. آنها با استفاده از داده های هر دو اقیانوس توانستند بین رویدادهای محلی و جهانی تمایز قائل شوند.

علاوه بر این، محققان با محاسبه میزان تجمع جرم در نمونه‌های رسوب، تأثیر بالقوه گونه‌های مختلف را بر چرخه کربن زمین تعیین کردند. این موجودات از طریق فتوسنتز و تشکیل پوسته های سنگ آهک بر چرخه کربن تأثیر می گذارند. محققان نوشتند:

گونه های خفیف (به عنوان مثال و غیره. هاکسلی و G. Caribbeanica) کوکولیت بزرگترین عامل انتشار کربن به شکل کربنات است. از آنجایی که گونه‌های فرصت‌طلب در اندازه متوسط ​​فراوان‌تر می‌شوند، کربن کمتری در پوسته ارگانیسم ذخیره می‌شود که هنگام مرگ در کف دریا تجمع می‌یابد.

بر اساس این یافته‌ها و سایر تحقیقات حمایتی، بوفورت و تیمش پیشنهاد کرده‌اند که تأخیر بین خروج از مرکز و تغییرات آب و هوایی ممکن است نشان‌دهنده این باشد که فسفر حلزون، علاوه بر واکنش به تغییرات در چرخه کربن، ممکن است به تنهایی باعث ایجاد برخی تغییرات شود. به عبارت دیگر، این موجودات کوچک، همراه با سایر فیتوپلانکتون‌ها، می‌توانند در واکنش به این رویدادهای مداری به تغییرات آب و هوایی زمین کمک کنند. اما برای تایید این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز است.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.