Valtamerten anoksiset tapahtumat — merten hapettomuus ja joukkosukupuutot
Tutustu valtamerten anoksisiin tapahtumiin: merten hapettomuuden syyt, mustaliuskeet, historialliset joukkosukupuutot ja nykypaikat – miten elpyminen tapahtuu?
Hapettomia tapahtumia (anoxic events, AE) syntyy, kun valtameret menettävät tai saavat hyvin vähän hapesta (O2 ) pinnan alapuolisissa vesikerroksissa. Jos hapeton tila yhdistyy rikkivedyn (H2S) esiintymiseen, puhutaan euxiniasta — monesti juuri euxinia on yhteydessä laajoihin merten elinympäristöjen romahtamisiin.
Mitä merkitsee geologinen tallenne?
Geologiset kerrostumat, joissa on runsaasti orgaanista ainesta — niin kutsutut mustaliuskeet) — kertovat että anoksisia jaksoja on esiintynyt maapallon menneisyydessä useita kertoja. Nämä kerrostumat sekä isotooppisia merkkejä (esim. hiili- ja metalli‑isotoopit) sisältävät tiedon veden happitilanteen muutoksista ja biologisesta stressistä.
Synty ja mekanismit
- Veden kerrostuminen: voimakas lämpö‑ tai suolapitoisuuskerrostuminen estää pintaveden ja syvän veden sekoittumisen, jolloin syvänvedet eivät saa happea.
- Lisääntynyt ravinnekuorma: runsas typpi- ja fosforikuormitus (esim. voimakkaan sademäärän, eroosion tai vulkaanisen toiminnan seurauksena) lisää planktonin kasvua. Kun biomassaa uppoaa pohjalle ja hajoaa, hapenkulutus kasvaa nopeasti.
- Klimatologiset ja tectoniset tekijät: lämmenevä ilmasto vähentää hapen liukoisuutta veteen ja voi muuttaa merivirtoja; laajat tulivuorenpurkaukset tai suuret magmapurkaustapahtumat (esim. suurten kallioalueiden purkaukset) voivat vapauttaa hiilidioksidia ja ravinteita ja laukaista anoksian.
Vaikutukset ja joukkosukupuutot
Anoksiset tapahtumat ovat voineet aiheuttaa laajoja joukkokuolemia merissä, ja osassa tapauksista nämä kriisit ovat liittyneet myös maalla tapahtuneisiin sukupuuttoaaltoihin. Ei kuitenkaan ole automaattista yhteyttä: joskus anoksia oli paikallista ja vaikutukset jäivät rajoitetuiksi. Toisaalta suuret ja kestoltaan laajat anoksiset jaksot ovat yhdistetty vakaviin biologisiin kriiseihin — selkein esimerkki on permikauden lopun suuri joukkosukupuutto, jossa monien tutkijoiden mukaan anoksia ja aiheutunut ekosysteemien romahdus olivat merkittävä tekijä.
Koska tällaiset tapahtumat näkyvät geologisessa tallenteessa selkein biostratigrafisin merkkien avulla, geologit käyttävät niitä ajoittamiseen ja tutkimukseen. Tyypillisesti valtamerten anoksiset tapahtumat kestävät geologisessa mittakaavassa kymmeniä tuhansia — tyypillisesti alle puoli miljoonaa vuotta — ennen kuin olosuhteet palautuvat.
Todisteet ja esimerkit
- Mustaliuske‑kerrostumat ja orgaanisen aineksen pitoisuuden kasvut kertovat laajoista hapenpuutejaksoista.
- Isotooppimuutokset (esim. δ13C) osoittavat hiilen kierrossa tapahtuneita häiriöitä.
- Metallien (kuten molybdeenin ja uraanin) geokemialliset merkit voivat osoittaa anoksisia/euksisia olosuhteita.
- Historiallisesti tunnettuja anoksisia jaksoja ovat muun muassa useat mesotsooiset OAE‑tapahtumat (Cretaceous Oceanic Anoxic Events) ja varhaisen jurakauden sekä permikauden lopun kriisit.
Nykyaikaiset kuolleet vyöhykkeet ja ihmisen rooli
Maapallolla on nykyään useita alueita, joissa näkyy anoksisten tapahtumien piirteitä paikallisella tasolla: voimakas rehevöityminen ja veden kerrostuminen aiheuttavat niin sanottuja kuolleita vyöhykkeitä. Näitä esiintyy esimerkiksi Yhdysvaltojen itärannikolla Chesapeaken lahdella, Skandinavian Kattegatin salmessa, Mustallamerellä, Adrianmeren pohjoisosassa ja Louisianan rannikolla.
Ihmisen aiheuttama ravinnekuormitus (maanviljelyn lannoitteet, jätevedet) on lisännyt rehevöitymistä monilla rannikkoalueilla, mikä kasvattaa nykyisten kuolleiden vyöhykkeiden esiintymistä. Tämän vuoksi nykyaikaiset paikalliset anoksian ilmentymät eroavat osin geologisissa aikakausissa tapahtuneista laajoista valtamerten anoksioista, mutta tarjoavat tärkeän vertailupohjan ja varoituksen tulevista riskeistä.
Palautuminen
Elpymiseen johtavat mekanismit sisältävät pintaveden ja syvänveden uudelleensekoittumisen, tuotannon vähenemisen (vähemmän ravinteita tai vähemmän fotosynteesiä) ja pitkäaikaiset ilmastolliset muutokset. Palautuminen voi tapahtua suhteellisen nopeasti paikallisella tasolla, mutta laajojen anoksisten tapahtumien jälkiheijastukset hiilen kierrossa ja biodiversiteetissä voivat näkyä miljoonien vuosien ajan.
Yhteenveto: Valtamerten anoksiset tapahtumat ovat merkittävä osa maapallon historian ekosysteemien muutoksia. Ne voivat olla paikallisia tai globaaleja, ja niiden syntyyn vaikuttavat ilmasto, merivirrat, ravinnekuormitus ja vulkaaninen toiminta. Geologiset tallenteet, kuten mustaliuskeet), sekä kemialliset merkit auttavat tutkijoita ymmärtämään näitä kriisejä ja niiden yhteyttä joukkosukupuuttoihin.
Mahdollinen skenaario
Ei tiedetä varmasti, mitkä olivat AE:iden syyt. Mahdollinen tapahtumien kulku on:
- Maailmanlaajuinen lämmin ilmasto on johtanut biomassan valtavaan kasvuun.
- Runsaat sateet huuhtovat orgaanista ainesta valtameriin.
- Syvän veden kierto napojen ja päiväntasaajan välillä pysähtyi.
- Valtamerten happi kuluu loppuun, eikä sitä korvata tarpeeksi nopeasti.
- Myrkyllinen rikkivety kerääntyy valtameriin.
- Valtameristä tulee vihamielisiä useimmille elämänmuodoille.
- Tuloksena: joukkokuolemat merissä, mikä vaikuttaa kaikkiin merenelävistä ravintoa saaviin eläimiin.
Tämä ei ole vielä vakiintunutta tiedettä. Se on paleoekologiasta ja ilmastonmuutoksesta kiinnostuneiden tiedemiesten spekulaatiota. Tosiasia on kuitenkin se, että näitä anoksisia tapahtumia esiintyi ja että niillä oli syitä, jotka saattavat olla toiminnassa nykyäänkin.
Historiallisia esimerkkejä
Jurassic
- Toarcian-tapahtuma 183 miljoonaa vuotta sitten (mya)
Alempi liitukausi
- Aptian: keskiaptian sukupuutto, 116/7 mya.
Ylempi liitukausi
- Cenomanian-Turonian rajapyykki: mustaliuskekivien kerrostuminen valtameren altaissa. 91,5 (±8,6) mya.
Kainotsooinen
- Paleoseeni-eoseenin terminen maksimi (PETM), 55,8 mya.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on anoksinen tapahtuma?
V: Anoksinen tapahtuma on tapahtuma, jossa meren osien happipitoisuus (O2) laskee pinnan alapuolelle tai kun kaikki happi on loppunut.
Q: Mitä eri nimityksiä anoksisille tapahtumille annetaan?
V: Anoksisia tapahtumia voidaan kutsua valtamerten anoksisiksi tapahtumiksi tai syvänmeren anoksisiksi tapahtumiksi.
Kysymys: Onko viime aikoina esiintynyt suuria anoksisia tapahtumia?
V: Suuria anoksisia tapahtumia ei ole tapahtunut äskettäin, vaan ne ovat tapahtuneet menneisyydessä.
Kysymys: Mitä todisteita anoksisista tapahtumista on geologisessa aineistossa?
V: Geologisessa aineistossa esiintyviä todisteita anoksisista tapahtumista ovat orgaanisesti rikkaat sedimentit (mustaliuskeet), jotka osoittavat, että niitä on tapahtunut menneisyydessä.
K: Ovatko anoksiset tapahtumat aiheuttaneet joukkokuolemia?
V: Anoksiset tapahtumat ovat saattaneet aiheuttaa joukkokuolemia.
K: Kuinka kauan valtamerten anoksiset tapahtumat yleensä kestävät?
V: Meren anoksiset tapahtumat kestävät tyypillisesti alle puoli miljoonaa vuotta ennen täydellistä elpymistä.
Kysymys: Mitkä ovat esimerkkejä paikoista maapallolla, joissa näkyy anoksisten tapahtumien piirteitä paikallisella tasolla?
V: Esimerkkejä paikoista maapallolla, joissa anoksisten tapahtumien piirteet näkyvät paikallisella tasolla, ovat "kuolleet alueet" Yhdysvaltojen itärannikolla Chesapeaken lahdella, Skandinavian Kattegatin salmessa, Mustallamerellä, Adrianmeren pohjoisosassa ja Louisianan rannikolla.
Etsiä