Уоний Лу, кандидат доктора философии, учащийся при адъюнкт-профессоре Занли Лу (никакое отношение) в Колледже Искусств и Наук, является ведущим автором инновационной статьи в журнале Science (американская Ассоциация для Продвижения Наук, 2018).Бумага происходит от многолетней, многонациональной научно-исследовательской работы во главе с Занли Лу, который заново продумал причины и воздействия увеличенного кислородонасыщения на континентальных шельфах во время текущего фанерозоя, который начался больше чем 542 миллиона лет назад.«Большинство исследований кислородной истории сосредотачивается на атмосфере и глубоких океанах с последствиями на эволюции жизни», говорит Занли Лу. «Мы верим океанскому кислородному уровню в слое воды выше континентальных шельфов [т.е., верхний океан], возможно, был различным зверем».
Главный в исследовании команды было геохимическое полномочие, которое Лу вел в 2010. Используя новый подход на основе геохимии йода, он и его коллеги измерили отношение йода к кальцию в полезных ископаемых карбоната кальция и окаменелостях.
Тимоти Лайонс, Выдающийся профессор Биогеохимии в Калифорнийском университете, Риверсайд (UCR), считает геохимию йода «мощным инструментом» для ограничения кислородных условий в поверхности к почти поверхностным условиям древнего океана. «Это воды, в которых самые ранние животные сначала появились, развились и продвинулись к сложной экологии», говорит он. «Результаты этого исследования показывают ранее непредполагаемую экологическую динамику в тех ранних водах, и те условия, должно быть, повлияли на животных».Лютеций берет похвалу с ходу, но настаивает, что результаты группы новы. «Верхний океан стал хорошо окисленным намного позже, чем первоначально мысль», говорит он.
Сиракузы geochemist иллюстрируют его тезис, описывая толстый туман метана, который первоначально окутал планету, не уехав мало ни к какому кислороду в атмосфере. Фотосинтезирование микробов в конечном счете произвели достаточно химической энергии, порождение бесплатного кислорода накопиться в атмосфере. «Это готовило почву для Большого События Окисления приблизительно 2,3 миллиарда лет назад», говорит он.С кислородонасыщением прибыл повышение многоклеточных форм жизни за следующий миллиард лет.
Среди них были эукариоты, генетическая информация которых хранилась в направляющемся мембраной ядре или ядрах.Вопрос на общем уме, особенно Уоний Лу, состоял в том, как и когда глобальный океан стал окисленным достаточно, чтобы приспособить разнообразные формы морской флоры и фауны, включая живых сегодня.«Наши данные о йоде согласовываются с основным повышением атмосферного кислородного уровня, который произошел приблизительно 400 миллионов лет назад», говорит Лу, докторские исследования которого включают геохимию низкой температуры и глобальные изменения окружающей среды. «Тем не менее, верхне-океанские кислородные уровни не стабилизировались при почти современных условиях до 200 миллионов лет назад, когда больший эукариотический планктон доминировал над мировыми океанами.
Выбор времени имеет прекрасный смысл».Чтобы понять такие наблюдения в горном отчете, нужно ценить крупномасштабные биогеохимические и океанографические процессы, а также атмосферный химический состав. «Мы исследовали роли этих двух средств управления в верхнем океане, используя искушенную Earth System Model [ESM] с интересным именем: ДЖИН, который короток для ‘Позволенной Сеткой Интегрированной Земли’», говорит Занли Лу.Энди Ридгвелл, преподаватель наук о Земле в UCR, развивал структуру моделирования подписи ДЖИНА, которая составляет диапазон из моделирований РАДИОРАЗВЕДКИ по различным временным рамкам. «Инновационный способ, которым Сиракузская команда объединила измерения древних скал со сложной, математической моделью системы мирового климата и углеродного цикла, был впечатляющим», говорит он.Ридгвелл хвалит главное заключение окончательного анализа команды – который коренное изменение у эукариотов привело к большей глубине переминерализации органического вещества и, в конечном счете, «эластично окисленный» верхний океан. «Это соответствует отлично нашему пониманию развития ключевых эволюционных шагов, сделанных, чтобы создать планету, которую мы имеем сегодня», говорит Ридгвелл, который изучает биогеохимическое моделирование и долгосрочное изменение климата.
Ли Камп, декан Колледжа Земли и Минеральных Наук в Государственном университете Пенсильвании, говорит, что результаты группы – мощное напоминание того, как теория эволюции Дарвина может быть только полуправильной. «Изменения в окружающей среде затрагивают биологическую эволюцию, что и говорить, но биологические инновации могут затронуть окружающую среду, даже в глобальном масштабе», говорит известный палеоклиматолог.Это не конец истории, как бы то ни было. ROS Рикаби, преподаватель геохимии в Оксфордском университете (U.K)., говорит, что результаты также укрепляют связь между кислородонасыщением и морским размером тела животных. «Невероятно думать, что у увеличивающегося успеха микроскопического планктона минерализации в океане, через изменение в кислородном распределении, возможно, были такие далеко идущие последствия через Земную систему, чтобы повысить средний размер тела животных», говорит она. «Это напоминает нам о запутанном соединении между каждой частью морской экосистемы».
Добавляет Занли Лу: «Это – главный пример коэволюции жизни и планеты».