Grunda hav kan ha erbjudit skydd för livet

Grunda havsområden kan fungera som tillflyktsort för olika organismer när det råder syrebrist i andra delar av haven. Det visar en ny avhandling. Genom att analysera kalkstenslager i Bolivia vet forskare nu mer om vad som hände under den geologiska tidsperioden Perm, den som avslutades med jordens största massutdöende för 250 miljoner år sedan. Resultaten är relevanta även idag när haven påverkas av klimatförändringar och syrebrist.

Malmgeologer vid Luleå tekniska universitet deltar i ett internationellt samarbete som kastar nytt ljus över oceaniska massutdöenden. Under den mellersta permperioden, för omkring 270 miljoner år sedan, drabbades det marina livet av syrefattiga förhållanden. Dessa förhållanden liknar de som tidigare studerats i slutet av Perm då upp till 90 procent av det marina livet utplånades i det som kallas utdöendet vid Perm–Trias-gränsen – en av de allvarligaste kriserna i jordens historia. Men det kan ha funnits ljusglimtar mitt i katastroferna. Även om stora delar av havet var syrefattigt verkar grunda vatten ha fungerat som livbåtar för vissa organismer.

– Grunda, syresatta marina miljöer kan ha fungerat som oaser för liv under permperioden, säger Lidia Mabel Nina Quiroz, doktorand i malmgeologi vid Luleå tekniska universitet och en av huvudförfattarna till det internationella forskningsprojektet.

Hennes doktorsavhandling, Geochemical Signatures of Permian Carbonates in the Copacabana and Chutani Formations, Bolivia, bygger på geokemiska analyser av kalkstenslager från västra Bolivia. Proverna samlades in under fältarbete i vad som i dag är ett höglandsområde nära Titicacasjön och studerades i ett samarbete mellan Bolivia och Sverige.

Spår av liv i sten

Mer än 100 prover togs från berggrunden i tre olika områden under fältarbetet. Prover av kalksten studerades med olika mikroskopitekniker, där forskaren undersökte mineral, fossil, och spår av hur berggrunden förändrats sedan den först bildades och avsattes på havsbotten. Avancerade analyser av kol- och syreisotoper genomfördes också, tillsammans med analyser av spårmetaller och sällsynta jordartsmetaller.

Laboratoriearbetet utfördes vid Luleå tekniska universitet och exempelvis i LABISE-laboratoriet i Recife, Brasilien. Metoderna gjorde det möjligt för forskarna att blicka tillbaka cirka 270 miljoner år och kartlägga hur syrehalten och havsvattnets kemi förändrades över tid.

Fossila fingeravtryck av motståndskraft

Resultaten visar att delar av den forntida havsbotten i dagens Bolivia hade bättre syreförhållanden än många andra delar av världshaven vid den tiden. Det framgår av förekomsten av marina organismer – såsom koraller, armfotingar och foraminiferer – samt av kemiska signaturer som tyder på påverkan av sötvatten och högre syrehalt.

– Mängden cerium vi mätte tyder på att syresatta förhållanden kan ha funnits i grunda marina områden, trots den utbredda syrebristen i haven, förklarar hon.

I Chutani-formationen hittades tecken på att syrehalterna gradvis minskade – men även där förekom perioder av syresättning. Detta ger en bild av ett hav där vissa zoner erbjöd en livlina, medan andra blev obeboeliga.

En påminnelse om havens sårbarhet

Även om avhandlingen fokuserar på förhistorisk geologi är resultaten högaktuella i dag. Våra moderna hav genomgår en egen kris – med syrebrist i haven, massdöd bland marina arter och förändrad vattenkemi som drivs av klimatförändringar.

– Genom att förstå hur livet överlevde tidigare kriser kan vi bättre tolka vad som händer i våra hav i dag – och kanske också hur vi ska skydda dem, säger Lidia Mabel Nina Quiroz.

Hennes avhandling är en del av projektet Non-Metallic Mineral Resources for the Development of Poor Bolivian Regions, finansierat av Sida.