Rreth 390 milionë vjet më parë, në oqeanin e lashtë, kafshët detare filluan të kolonizonin thellësitë që më parë nuk ishin të banuara. Kërkime të reja tregojnë se kjo migrim nënujore ndodhi si përgjigje ndaj një rritjeje të përhershme të oksigjenit në oqeanin e thellë, e nxitur nga përhapja mbi tokë e bimëve me trung druri – pararendëset e pyjeve të para në Tokë.
Kjo rritje e oksigjenit përkoi me një periudhë diversifikimi të jashtëzakonshëm mes peshqve me nofulla – paraardhësit e shumicës së vertebrorëve që jetojnë sot. Gjetjet sugjerojnë se oksigjeni mund të ketë ndikuar në modelet evolucionare mes specieve prehistorike.
Studimi është publikuar në revistën Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Dihet që oksigjeni është një kusht i nevojshëm për evolucionin e kafshëve, por sa është ai një kusht i mjaftueshëm për të shpjeguar trendet në diversifikimin e tyre ka qenë e vështirë për t’u përcaktuar,” tha bashkautori kryesor Michael Kipp, profesor i asociuar i shkencave të Tokës dhe klimës në Shkollën Nicholas të Mjedisit në Universitetin e Duke-it. “Ky studim jep një provë të fortë që oksigjeni përcaktoi kohën e evolucionit të hershëm të kafshëve, të paktën për shfaqjen e vertebrorëve me nofulla në habitatet e oqeanit të thellë.”
Për një kohë, studiuesit mendonin se oksigjenimi i oqeanit të thellë ndodhi një herë në fillim të Erës Paleozoike, rreth 540 milionë vjet më parë. Por studime më të fundit sugjerojnë se oksigjenimi ndodhi me faza, ku fillimisht uji pranë brigjeve u bë i banueshëm për organizmat që marrin frymë, e më pas u pasua nga ambientet më të thella.
Kipp dhe kolegët e tij u përqendruan në kohën kur ndodhën këto faza duke studiuar shkëmbinj sedimentarë që u formuan nën ujërat e thella detare. Në mënyrë të veçantë, ata analizuan këta shkëmbinj për selen, një element që mund të përdoret për të përcaktuar nëse ka pasur nivele oksigjeni të mjaftueshme për jetën në detrat e lashta.
Në ambientin detar, seleni ekziston në forma të ndryshme të quajtura izotopë që ndryshojnë në peshë. Kur nivelet e oksigjenit janë të mjaftueshme për të mbështetur jetën shtazore, raporti mes izotopeve të rëndë dhe të lehtë të selenit ndryshon shumë. Por në nivele oksigjeni që nuk e mbështesin jetën shtazore, ky raport mbetet relativisht konstant. Duke përcaktuar raportin e izotopeve të selenit në sedimentet detare, studiuesit mund të kuptojnë nëse oksigjeni ishte i mjaftueshëm për kafshët që marrin frymë nën ujë.
Duke bashkëpunuar me qendra kërkimore në mbarë botën, ekipi mblodhi 97 mostra shkëmbinjsh që datojnë nga 252 deri në 541 milionë vjet më parë. Shkëmbinjtë ishin nxjerrë nga zona në pesë kontinente që, qindra miliona vjet më parë, ndodheshin përgjatë shelfit kontinental të jashtëm – skajet e kontinenteve nën ujë, pak përpara rrëzimeve të thella.
Pas një sërë hapash që përfshinin bluarjen e shkëmbinjve, tretjen e pluhurit të krijuar dhe pastrimin e selenit, ekipi analizoi raportin e izotopeve të selenit në secilën mostër.
Të dhënat e tyre treguan se ndodhën dy ngjarje oksigjenimi në ujërat e thella të shelfit kontinental të jashtëm: një episod i përkohshëm rreth 540 milionë vjet më parë, gjatë periudhës kambriane të Paleozoikut, dhe një episod që filloi 393–382 milionë vjet më parë, gjatë intervalit të njohur si Devoniani i Mesëm, dhe që ka vazhduar deri në ditët e sotme. Gjatë mijëvjeçarëve ndërmjet tyre, oksigjeni ra në nivele të papërshtatshme për shumicën e kafshëve.
“Tek të dhënat e selenit shihet qartë se ngjarja e dytë e oksigjenimit ishte e përhershme. Ajo filloi në Devonianin e Mesëm dhe vazhdon edhe në mostrat më të reja të shkëmbinjve tanë,” tha bashkautorja tjetër kryesore Kunmanee “Mac” Bubphamanee, doktorante në Universitetin e Uashingtonit.
Kjo ngjarje përkoi me shumë ndryshime në evolucionin dhe ekosistemet oqeanike – çfarë disa studiues e quajnë “revolucioni detar i mes-Paleozoikut.” Me oksigjenin që u bë i qëndrueshëm në ambientet më të thella, peshqit me nofulla, të quajtur gnathostomes, dhe kafshë të tjera nisën të pushtonin dhe të diversifikoheshin në këto habitate, sipas të dhënave fosile. Kafshët gjithashtu u rritën në madhësi, ndoshta sepse oksigjeni mbështeste rritjen e tyre.
Ngjarja e oksigjenimit në Devonian përkoi gjithashtu me përhapjen e bimëve me trung të fortë druri.
“Mendojmë se ndërsa këto bimë drunore u shtuan në numër, ato liruan më shumë oksigjen në ajër, gjë që çoi në më shumë oksigjen në ambientet e thella të oqeanit,” tha Kipp, i cili filloi këtë kërkim si doktorant në Universitetin e Uashingtonit.
Shkaku i ngjarjes së parë të përkohshme të oksigjenimit gjatë Kambrianit mbetet më i paqartë.
“Ajo që duket e qartë është se rënia e oksigjenit pas atij impulsi fillestar pengoi përhapjen dhe diversifikimin e kafshëve detare në ato mjedise të thella të shelfit kontinental të jashtëm,” tha Kipp.
Megjithëse fokusi i ekipit ishte në kushtet e lashta të oqeanit, gjetjet e tyre janë të rëndësishme edhe sot.
“Sot, ka oksigjen të bollshëm në oqean që është në ekuilibër me atmosferën. Por në disa zona, oksigjeni detar mund të bjerë në nivele të padetektueshme. Disa nga këto zona ndodhin përmes proceseve natyrore. Por në shumë raste, ato shkaktohen nga lëndë ushqyese që rrjedhin nga tokat për shkak të plehrave dhe aktivitetit industrial që ushqejnë lulëzime planktonike, të cilat thithin oksigjenin kur dekompozohen,” tha Kipp.
“Kjo punë tregon shumë qartë lidhjen mes oksigjenit dhe jetës shtazore në oqean. Kjo ishte një ekuilibër që u arrit rreth 400 milionë vjet më parë, dhe do të ishte për të ardhur keq ta prishnim sot për disa dekada.”
