اقیانوس‌های زمین تاریخچه‌ای دقیق و بلندمدت از تغییرات اقلیمی در خود ثبت کرده‌اند و برخی از مهم‌ترین شواهد این تغییرات در پوسته‌های کوچک‌تر از یک دانه شن به‌نام فوزولین‌ها (Fusulines) یافت می‌شود.
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که این موجودات ذره‌بینی در دوران‌های سرد شدن زمین شکوفا شده‌اند، اما در دو دوره گرمایش ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی تقریباً به‌طور کامل از بین رفتند.
روش‌شناسی پژوهش
تحلیل جامع فسیل‌ها و سنگ‌های دریایی
این تحقیق توسط پروفسور «شوجونگ شن» از دانشگاه نانجینگ رهبری شد. تیم پژوهشی با کنار هم قرار دادن ۲۹۹ مقطع سنگی و بررسی ۱۳۹۱ گونه فسیلی، تصویری دقیق از زندگی دریایی گذشته ترسیم کردند.
فوزولین‌ها؛ ثبت‌کنندگان تغییرات کربن
ساختار و ویژگی‌های فوزولین‌ها
قهرمانان این مطالعه، فرامینیفراها (Foraminifera) هستند؛ پروتیست‌های تک‌سلولی که پوسته‌هایی از کربنات کلسیم می‌سازند. یکی از راسته‌های آن‌ها، به‌نام فوزولینیدا (Fusulinida)، از ۳۴۴ تا ۲۵۲ میلیون سال پیش کف دریاها را پوشانده بود و مانند کارخانه‌های سنگ‌آهکی عمل می‌کردند.
دو موج تنوع زیستی
بر اساس داده‌های شن، دو موج تنوع‌زیستی در فوزولین‌ها مشاهده شده است:
- یکی در دوران سرد شدن کربونیفر پسین
- دیگری در آغاز دوره پرمین
در موج نخست، پوسته‌های ساده و کوچک پدیدار شدند؛ موج دوم، گونه‌هایی با ساختار دیواره‌ای لانه‌زنبوری را به‌وجود آورد که احتمالاً میزبان همزیستان فتوسنتزکننده بودند.
افول فوزولین‌ها در گرمایش جهانی
رونق در سرما، سقوط در گرما
در دوران‌های سرد، یخچال‌ها آب را در خود حبس کرده، سطح دریا کاهش یافت و زیستگاه‌های کم‌عمق جدیدی ایجاد شدند. در این دوره، تعداد گونه‌های فوزولین سه برابر شد.
اما در دوران‌های گرم عکس این اتفاق رخ داد.
- در حدود ۳۰۴ میلیون سال پیش، در پی گرمایش کازیمویین، نزدیک به ۴۵٪ از گونه‌ها طی کمتر از یک میلیون سال منقرض شدند.
- کاهش دوم در فاصله ۲۹۴ تا ۲۸۴ میلیون سال پیش و با افزایش دوباره دمای زمین رخ داد.
- اما شدیدترین فاجعه در پایان دوره پرمین و در اثر فعالیت یک اَبَرآتشفشان بود که باعث ناپدید شدن ۵۹.۵٪ از گونه‌های باقی‌مانده در زمانی کمتر از یک نسل انسانی شد.
علت اصلی: کربن ناشی از آتشفشان‌ها
آثار مرگبار فعالیت‌های آتشفشانی
زمان‌بندی انقراض‌ها دقیقاً با فوران‌های بزرگ آتشفشانی در مناطق وسیعی همچون اِمِیشان و سیبری هم‌زمان است. این فوران‌ها حجم زیادی از دی‌اکسید کربن را وارد جو کردند که باعث:
- افزایش ۵ تا ۱۰ درجه‌ای دمای سطح دریا
- اسیدی شدن آب دریا
- کاهش اکسیژن محلول در آب شد
هم‌زمان، داده‌های ایزوتوپ کربن نشان می‌دهد که با کاهش نسبت ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr – که نشانه فرسایش سنگ‌های آتشفشانی تازه است – اسیدی شدن آب افزایش یافته است.
افت اکسیژن، تهدیدی برای زیستگاه کف دریا
مدل‌سازی اکسیژن نیز نشان داد که سطح اکسیژن به زیر آستانه لازم برای بقای موجودات بزرگ کف‌زی رسید؛ الگویی که با داده‌های امروزی مناطق کم‌اکسیژن که تنوع فرامینیفرا در آن‌ها به‌شدت کاهش یافته، مطابقت دارد.
تأثیر چرخه‌های مداری زمین کمتر از تصور است
بررسی نقش چرخه‌های میلانکویچ
تیم شن همچنین نشانه‌هایی از چرخه‌های مداری میلانکویچ را شناسایی کرد – نوسانات مداری زمین که دوره‌های یک تا دو میلیون سال دارند. در کمینه‌های این چرخه‌ها، احتمالاً فصل‌های ملایم‌تر، رشد یخچال‌ها و ورود مواد مغذی بیشتری به دریا را موجب شده و تنوع زیستی را افزایش داده‌اند.
با این حال، این چرخه‌ها تنها ۱۰٪ از تغییرات تنوع را توضیح می‌دهند. نتیجه‌گیری اصلی این است که شدت تغییرات اقلیمی ناشی از آتشفشان‌ها، عامل اصلی بالا و پایین رفتن تنوع زیستی بوده است، نه نوسانات مداری.
تهدیدات مشابه امروز برای موجودات دریایی
مقایسه با شرایط اقلیمی کنونی
پروفسور شن هشدار می‌دهد: «کاهش تغییرات اقلیمی و محافظت از زیست‌بوم‌ها وظیفه‌ای حیاتی در عصر ماست.»
سرعت گرمایش امروزی که منشأ انسانی دارد، حداقل ۱۰ برابر سریع‌تر از روندهای گرمایش تاریخی است که باعث انقراض فوزولین‌ها شد.
امروزه نیز موجوداتی مانند مرجان‌ها، کوکولیتوفورها و فرامینیفرهای بزرگ، در برابر گرمای بیشتر و آب‌های اسیدی‌شده، نشانه‌هایی از تنش نشان داده‌اند.
اگر گذشته الگو باشد…
اگر تاریخ تکرار شود، تداوم انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌تواند نسل سازندگان پوسته‌های کربناته امروز – همچون مرجان‌ها و فرامینیفرها – را نیز به پرتگاه انقراض بکشاند.
مدل‌سازی دقیق چرخه‌های انقراض وابسته به کربن
استفاده از الگوریتم پیشرفته CONOP
تیم تحقیقاتی برای دستیابی به تفکیکی با دقت زیر ۴۵٬۰۰۰ سال، از الگوریتم CONOP استفاده کرد؛ الگوریتمی بهینه‌ساز که اولین و آخرین حضور گونه‌ها را بررسی کرده و میلیون‌ها ترتیب لایه‌نگاری را تحلیل می‌کند تا دقیق‌ترین خط زمانی ممکن حاصل شود.
تأیید نتایج با آزمایش‌های مختلف
آزمایش‌های نادرشکافی نشان داد که نبود داده در برخی نقاط، الگوی کلی را تغییر نمی‌دهد. سه اندازه نمونه متفاوت به همان قله‌ها و دره‌ها منجر شدند.
جمع‌بندی: صعود و سقوط فوزولین‌ها
تحلیل چندمتغیره و مدل‌سازی محیطی
محققان با تحلیل چندمتغیره و بررسی هفت شاخص محیطی – از جمله ایزوتوپ‌های کربن، سطح دریا، میزان اکسیژن و نسبت استرانسیوم در آب دریا – دریافتند که بهترین مدل، ۸۱٪ از نوسانات تنوع فوزولین‌ها را توضیح می‌دهد.
یافته‌ها نشان می‌دهند که آب‌وهوای فیزیکی، نقش تعیین‌کننده در حیات یا مرگ این موجودات داشته است.
هشداری برای آینده
اگرچه فوزولین‌ها منقرض شدند، اما داستان آن‌ها هنوز زنده است. آن‌ها نشان دادند که گرمایش سریع می‌تواند حتی مقاوم‌ترین و غالب‌ترین گروه‌های زیستی را خاموش کند. همچنین، دوران‌های سردتر می‌توانند بستر نوآوری‌های انفجاری باشند.
امروزه، اکوسیستم‌های دریایی در نقطه‌ای مشابه ایستاده‌اند؛ اما به‌جای آتشفشان، کارخانه‌ها و لوله‌های اگزوز عامل اصلی گرمایش هستند.
اگرچه سنگواره‌ها امید چندانی به توان انطباق سریع حیات نمی‌دهند، اما یک هشدار واضح به ما می‌دهند.
