动物如何生存“雪球地球”?

作为人类与温室气体加热地球,我们重建古气候与我们物种。这是吸引更多关注地球气候的历史,温暖的像上新世时期尤其如此许多科学家认为我们领导的典范。

不过与此同时,研究人员也为其他不同时期地球的过去。这些也可以揭示关键细节我们的星球,甚至自己,尽管我们今天知道的世界几乎毫无相似之处。

这样的一个时期是Cryogenian持续了大约7.2亿到6.35亿年前。那时地球经历了其历史上最极端的冰河时代,包括全球冻结被称为“雪球地球”。

不过,这也是当第一个复杂的动物在化石记录中出现的迹象,留下的生物为动物生活的黄金时代一直延续到今天。在一项新的研究中,研究人员研究了Cryogenian岩石的化学学习更多关于这陌生的世界,包括为什么不仅能够支持动物生命,但也似乎发射到一个新的高度。

让它雪

地球的表面变得完全或几乎完全冻结Cryogenian期间,与巨大的冰盖延伸到热带地区。(还有一些争论这个冻结的程度。)大部分陆地被美国超大陆Rodinia,但由于全球冰川,固体地球的整个表面可能是有效的。的平均表面温度可能没有远远零上,和一些研究表明温度冷得多,可能低于零下50摄氏度(华氏- 58)。

有两大冻结Cryogenian期间,称为Sturtian Marinoan冰期,隔着短暂的间歇热,融化的冰和火山喷发。这是一个疯狂的时间我们的星球,这是极端的冰与火之间波动,但也很重要。这是因为,尽管表面上像一个可怕的时间活着,Cryogenian期显然帮助引发复杂的动物的黎明——包括我们自己的祖先。

如果你想知道雪球地球动物幸存下来,你并不孤独。就已经令人难以置信的动物很难生存在冰原,还有下面的海水,因为全球涂料的冰将会严重阻碍海洋吸收氧气的能力。科学家们一直困惑在这个明显的矛盾,但这项新研究中,本周发表在《美国国家科学院学报》上,越来越多的研究是最新的,最终提供的答案。

爆炸的动物生活

寒武纪生命大爆炸是一个巨大的转折点在地球的历史上,由于进化的热潮,产生了越来越多的大型和复杂的动物。(插图:虚线雪人/在上面)

地球上的生命始于早在Cryogenian之前,但它主要是单细胞微生物。即使在多细胞动物出现,简单,通常固定生物,平静地过滤海水或放牧垫子的微生物。这些早期的动物还没有创新就像眼睛,腿,下巴或爪子,在一个没有捕食者的世界,他们并不真正需要的。

很快就会改变,然而,由于寒武纪大爆发,一个来自多元化的生活导致了动物的年龄。这可能发生在只有2000万年,这是令人难以置信的快等大进化,它被认为是动物进化的“大爆炸”,尽管一些研究表明它可能是更像一个一系列较小的刘海。无论哪种方式,寒武纪大爆发是地球上的生命进化的一大步,导致我们今天知道的主要物种,包括人类和其他脊椎动物的祖先。

然而这次爆炸开始前,化石记录表明,提升复杂的动物已经在工作了。它可能没有被后来的精致的新生物,但复杂的生命显然确实存在在寒武纪大爆发之前,及早和似乎已经开始在Cryogenian它不得不忍受一个雪球地球。这些先驱者包括真核生物,一个广泛的术语对于先进细胞结构的生物,甚至原始的动物,像海绵。

富氧水是至关重要的对于这些早期的复杂的生物体,特别是动物,但由于有限的氧气在冰雪覆盖的海洋,科学家一直认为,环境是不可用的。beplay体育官网电脑尽管如此,我们知道这些早期的生物活下来的雪球,因为我们是他们的后代。面对这种矛盾,一些科学家提出其他真核生物可能通过Cryogenian方式,如生活在融水池在冰盖下面而不是在海洋中。

根据新的研究,甚至冰冻的海洋可能就没有那么荒凉,我们倾向于认为这些古老的生物。

“冰川氧泵”

该研究的作者看着富含铁的岩石被称为澳大利亚的铁矿石,纳米比亚和加州,追溯到Sturtian冰川作用。这些岩石是在一系列冰川沉积环境,研究人员发现,提供一个全面的了解就像海洋条件。beplay体育官网电脑

他们的发现表明海水远离海岸有极低的氧含量和高水平的溶解铁,这将使这些环境不适宜居住等氧依赖性的生活的动物。beplay体育官网电脑接近冰雪覆盖的海岸线,海水Sturtian出乎意料的丰富的氧气。这是第一个直接的证据为富氧在雪球地球海洋环境,研究人员说,这可能解释为什么Cryogenian生物生存了斯诺鲍和后beplay体育官网电脑来发展的寒武纪大爆发。

“有证据表明,尽管大部分的海洋深度冻结期间将无法居住由于缺乏氧气,在接地冰盖地区开始浮动的关键供应氧气融水,”第一作者麦克斯韦Lechte说,麦吉尔大学的博士后研究员新闻稿关于这项研究。“这种趋势可以解释为我们所说的“冰川氧泵”;气泡被困在冰川冰是释放到水融化,丰富氧气的作用。”

冰川是由雪,慢慢变成了压缩成冰川冰积累。雪有气泡,包括氧气,成为被困在冰中。这些泡沫移动穿过冰随着时间的推移,最终逃离冰川融水从底部。在某些地方,可能提供足够的氧气,帮助早期海洋动物雪球地球生存。

冬季仙境

通过研究“雪球”和“slushball”阶段的地球历史,科学家希望了解更多关于其他世界似乎被冻结的海洋,像开普勒系外行星- 62 f。(插图:NASA艾姆斯/姓名/蒂姆·派尔)

事实上,雪球地球可能已经不仅仅是这些生物来克服困难。有暗示的特定条件Cryogenian可能为寒武纪大爆发铺平了道路。“事实上,全球冻结之前发生复杂的动物的进化表明雪球地球和动物进化之间的联系,”Lechte说。“这些恶劣的条件可以刺激他们的多样化更复杂的形式。”

这也是另一项最新研究得出的结论,这与动物的崛起全球繁荣的藻类在Cryogenian。藻类的繁荣,反过来,已经引发了Sturtian冰期后融化的冰。在炎热的间隔Sturtian Marinoan冻结,大量的融水飙升到地球上的海洋——连同几个关键成分,由“雪球地球”。

“地球被冻结在5000万年。巨大的冰川地面整个山脉粉,释放营养物质,当雪融化在一个极端的全球加热事件,河流奔流的营养冲进大海,”主要作者与澳大利亚国立大学教授Jochen布洛克在一个解释声明。

随着热间隔让位给另一个雪球阶段,密集的营养组合和冷却海水为爆炸创造了理想条件下的海洋藻类在世界各地。海洋以前受细菌现在由更大、更复杂的生物体,其丰度提供了燃料更大,更复杂的物种进化。这是祖先的寒武纪大爆发,但如果不是因为雪球地球,他们——因此我们可能永远不会有发展的机会。

“这些大型和有营养的生物食物链的底部提供了所需的能量爆发复杂的生态系统的进化,”布鲁克说。只有在这些复杂的环境中,他补充道,“在越来越大而复杂的动物,包括人beplay体育官网电脑类,地球上可能茁壮成长。”