Scoperta sull’ossigeno negli oceani profondi e la biodiversità marina
Un recente studio pubblicato negli “Proceedings of the National Academy of Sciences” ha rivelato che l’aumento dei livelli di ossigeno negli oceani profondi ha aperto la strada a nuovi habitat marini. Questo fenomeno ha stimolato la speciazione tra i primi vertebrati, contribuendo a una notevole esplosione di biodiversità. La ricerca, condotta da un team di scienziati, ha collegato un incremento significativo e duraturo dell’ossigeno avvenuto nel Medio Devoniano, circa 393-382 milioni di anni fa, alla colonizzazione delle acque più profonde da parte di pesci con mascelle e altri organismi marini. Questo cambiamento coincide con una documentata esplosione di biodiversità nel record fossile, evidenziando l’importanza dell’ossigeno per l’evoluzione della vita marina.
Il ruolo cruciale dell’ossigeno nell’evoluzione animale
Michael Kipp, co-autore principale dello studio e ricercatore presso l’Università di Duke, ha sottolineato che l’ossigeno è un elemento essenziale per l’evoluzione animale. Tuttavia, è sempre stato difficile determinare se potesse costituire una condizione sufficiente per la diversificazione delle specie. Kipp ha affermato che i risultati di questo studio forniscono un forte supporto all’ipotesi che l’ossigeno abbia giocato un ruolo cruciale nel determinare il momento dell’evoluzione animale primitiva. In particolare, l’emergere dei vertebrati con mascelle negli habitat oceanici più profondi è stato influenzato da questi cambiamenti nei livelli di ossigeno.
Fasi multiple di ossigenazione negli oceani profondi
Per anni, la comunità scientifica ha dibattuto se l’ossigenazione degli oceani profondi fosse avvenuta in un’unica fase all’inizio del Paleozoico o se fosse il risultato di più eventi distinti. La nuova analisi suggerisce che la storia dell’ossigeno negli oceani profondi si sviluppi attraverso fasi multiple. Il team di ricerca ha identificato due eventi distinti di ossigenazione nelle acque più profonde, in particolare lungo i margini continentali esterni. Questi eventi sono:
- Un impulso di breve durata durante il Cambriano, circa 540 milioni di anni fa.
- Un secondo evento che ha avuto inizio nel Medio Devoniano e ha continuato a persistere nel tempo.
Questi cambiamenti hanno avuto un impatto significativo sulla biodiversità marina e sull’evoluzione degli ecosistemi.
La rivoluzione marina del medio Paleozoico
Il cambiamento del Medio Devoniano è associato a ciò che alcuni studiosi definiscono la “rivoluzione marina del medio Paleozoico”. Durante questo periodo, gli ecosistemi marini si sono riorganizzati, gli animali hanno iniziato a colonizzare nuove nicchie ecologiche e le dimensioni corporee degli organismi marini sono aumentate. Con l’ossigeno che divenne una caratteristica stabile negli ambienti più profondi, i pesci con mascelle (gnathostomi) e altri gruppi di organismi hanno fatto la loro comparsa nel record fossile, espandendosi e diversificandosi in questi habitat. Questo periodo ha segnato un’importante evoluzione nella vita marina.
Il legame tra ossigeno e ecosistemi terrestri
Lo studio non si limita a considerare l’ossigeno come un semplice catalizzatore, ma lo identifica come un fattore determinante per la prosperità degli antichi animali. Kipp ha osservato che, sebbene l’impulso iniziale durante il Cambriano possa aver aperto brevemente delle opportunità, il successivo calo dei livelli di ossigeno ha ostacolato la diffusione e la diversificazione degli animali marini negli habitat più profondi. Inoltre, gli autori della ricerca hanno tracciato un legame significativo tra gli ecosistemi terrestri e marini. L’ossigenazione permanente delle acque profonde coincide con la diffusione delle piante legnose, precursori delle moderne foreste, caratterizzate da fusti robusti e di supporto.
Datazione dei cambiamenti attraverso il selenio
Per datare questi cambiamenti, i ricercatori hanno utilizzato il selenio, un elemento traccia presente nei sedimenti marini. Questo elemento registra le condizioni passate di ossigeno attraverso i suoi isotopi, ovvero atomi dello stesso elemento con pesi diversi. Il rapporto tra isotopi di selenio pesanti e leggeri varia notevolmente in presenza di livelli di ossigeno sufficientemente alti per sostenere la vita animale. Al contrario, dove l’ossigeno è troppo basso per la maggior parte degli organismi, quel rapporto rimane relativamente costante. Analizzando questi schemi isotopici, gli scienziati possono dedurre se le acque antiche abbiano superato la soglia necessaria per l’abitabilità animale.
Implicazioni per il presente e il futuro
I risultati di questo studio portano con sé un monito per il presente. Oggi, sebbene i livelli di ossigeno negli oceani siano generalmente in equilibrio con quelli atmosferici, si stanno formando zone morte locali e regionali. Alcune di queste zone sono di origine naturale, ma molte altre si sviluppano a causa del deflusso di nutrienti provenienti da fertilizzanti e attività industriali. Questi fattori alimentano fioriture di fitoplancton, e quando questa materia organica si decompone, consuma ossigeno, portando i livelli a valori non rilevabili. Kipp ha avvertito che lo studio mette in evidenza una connessione fondamentale: “Questo lavoro dimostra chiaramente il legame tra ossigeno e vita animale negli oceani. L’equilibrio che si è instaurato circa 400 milioni di anni fa ha permesso la diffusione di ecosistemi complessi nelle profondità marine; sarebbe un vero peccato interrompere questo equilibrio in pochi decenni.”
