Erdaufgang vom Mond. (NASA/Bill Anders) Während unsere lebende Arche um die Sonne kreist, ist ihre aktuelle Schleife ziemlich kreisförmig. Aber die Umlaufbahn der Erde ist nicht so stabil, wie Sie vielleicht denken.
Alle 405.000 Jahre , dehnt sich die Umlaufbahn unseres Planeten aus und wird um 5 Prozent elliptisch, bevor sie wieder auf eine gleichmäßigere Bahn zurückkehrt.
Wir haben diesen Zyklus, bekannt als Orbitale Exzentrizität , treibt Veränderungen im globalen Klima voran , aber wie genau sich dies auf das Leben auf der Erde auswirkt, war unbekannt.
Nun deuten neue Erkenntnisse darauf hin, dass die schwankende Umlaufbahn der Erde tatsächlich Auswirkungen auf die biologische Evolution haben könnte.
Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Paläozeanographen Luc Beaufort vom Französisches Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) haben Hinweise darauf gefunden, dass die Exzentrizität der Umlaufbahn zu evolutionären Ausbrüchen neuer Arten führt, zumindest im Plankton der photosynthetisierenden Sorte (Phytoplankton).
Coccolithophoren sind mikroskopisch kleine, sonnenlichtfressende Algen, die um ihre weichen, einzelligen Körper Platten aus Kalkstein bilden. Diese Kalksteinschalen, sogenannte Coccolithen, sind in unseren Fossilienbeständen äußerst verbreitet – sie tauchten erstmals vor etwa 215 Millionen Jahren während der Obertrias auf.
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— Das FOSSIL-Projekt (@projectFOSSIL) 13. Dezember 2018
Sie bestehen aus #Mikrofossilien ! Einzellige Coccolithophoren produzieren Calciumcarbonat #coccoliths die versteinern und Kreide bilden!
Sehen Sie sich diesen Clip zur Kokkolithbildung mit freundlicher Genehmigung von Alison R. Taylor an! #Paläontologie pic.twitter.com/5N95rQxB20
Diese ozeanischen Drifter kommen so häufig vor, dass sie massiv zum Nährstoffkreislauf der Erde beitragen. Daher können Kräfte, die ihre Anwesenheit verändern, enorme Auswirkungen auf die Systeme unseres Planeten haben.
Beaufort und Kollegen haben mithilfe automatisierter KI-Mikroskopie über einen Zeitraum von 2,8 Millionen Jahren der Evolution im Indischen und Pazifischen Ozean unglaubliche 9 Millionen Kokkolithen gemessen. Mithilfe gut datierter Meeressedimentproben konnten sie eine unglaublich detaillierte Auflösung von rund 2.000 Jahren erhalten.
Die Forscher konnten anhand der Größenbereiche der Kokkolithen die Artenzahl abschätzen frühere genetische Studien haben bestätigt, dass verschiedene Arten der Noelaerhabdaceae-Familie der Coccolithophoren anhand ihrer Zellgröße unterschieden werden können.
Sie entdeckten, dass die durchschnittliche Länge eines Kokkolithen einem regelmäßigen Zyklus folgt, der dem 405.000-jährigen Exzentrizitätszyklus der Umlaufbahn entspricht. Die größte durchschnittliche Kokkolithgröße erschien mit einer leichten Zeitverzögerung nach der höchsten Exzentrizität. Dies geschah unabhängig davon, ob sich die Erde in einem glazialen oder interglazialen Zustand befand.
„Im modernen Ozean ist die größte Phytoplanktonvielfalt im tropischen Band zu finden, ein Muster, das wahrscheinlich mit hohen Temperaturen und stabilen Bedingungen zusammenhängt, während der saisonale Artenumsatz aufgrund eines starken saisonalen Temperaturkontrasts in den mittleren Breiten am höchsten ist“, so Beaufort und Kollegen erklärt in ihrer Arbeit .
Sie fanden heraus, dass sich dasselbe Muster über die von ihnen untersuchten großen Zeitskalen widerspiegelte. Je elliptischer die Erdumlaufbahn wird, desto ausgeprägter werden die Jahreszeiten rund um den Äquator. Diese vielfältigeren Bedingungen spornten Coccolithophoren dazu an, sich in mehr Arten zu diversifizieren.
„Eine größere Vielfalt ökologischer Nischen bei hoher Saisonalität führt zu einer größeren Anzahl von Arten, da die Anpassung der Noelaerhabdaceae durch die Anpassung der Coccolith-Größe und des Verkalkungsgrades gekennzeichnet ist, um in den neuen Umgebungen zu gedeihen.“
Größenvariation von Kokkolithen über verschiedene Zeiträume: Miozän (links), Pleistozän (rechts). (Weimin Si)
Die jüngste Evolutionsphase, die das Team entdeckte, begann vor etwa 550.000 Jahren – ein Strahlungsereignis, bei dem neue Gephyrocapsa Arten entstanden. Beaufort und Kollegen bestätigten diese Interpretation anhand genetischer Daten der heute lebenden Arten.
Mithilfe der Daten beider Ozeane konnten sie außerdem zwischen lokalen und globalen Ereignissen unterscheiden.
Darüber hinaus entschlüsselten die Forscher durch die Berechnung der Massenakkumulationsraten in den Sedimentproben die möglichen Auswirkungen morphologisch unterschiedlicher Arten auf den Kohlenstoffkreislauf der Erde, den sie sowohl durch Photosynthese als auch durch die Produktion ihrer Kalksteinschalen (CaCO3) modulieren können.
„Leichtere Arten (zum Beispiel E. huxleyi Und G. caribbeanica ) tragen am meisten zum Export von Coccolithcarbonat bei“, schrieb das Team Dies erklärt, dass, wenn mittelgroße opportunistische Arten vorherrschen, weniger Kohlenstoff durch die Schalen der toten Tiere gespeichert wird, die in die Tiefe sinken.
Angesichts dieser und anderer Erkenntnisse Unterstützung der Forschung Beaufort und sein Team vermuten, dass die beobachtete Verzögerung zwischen der Exzentrizität der Umlaufbahn und Veränderungen im Klima darauf hindeuten könnte, dass „Coccolithophore Veränderungen im Kohlenstoffkreislauf vorantreiben und nicht nur darauf reagieren.“
Mit anderen Worten: Diese winzigen kleinen Organismen können zusammen mit anderem Phytoplankton dazu beitragen, das Erdklima als Reaktion auf diese Ereignisse in der Umlaufbahn zu verändern. Es sind jedoch weitere Arbeiten erforderlich, um dies zu bestätigen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Natur .