همانطور که کشتی زنده ما به دور خورشید می چرخد، حلقه فعلی آن کاملا دایره ای است. اما مدار زمین آنقدر که فکر می کنید پایدار نیست. هر 405 هزار سال، مدار سیاره ما امتداد می یابد و 5٪ بیضوی تر می شود و سپس به یک مسیر یکنواخت تر باز می گردد. این چرخه به نام خروج از مرکز مداری، منجر به تغییراتی در آب و هوای جهانی می شود، اما دقیقاً چگونگی تأثیر آن بر زندگی روی زمین ناشناخته بود. اکنون، شواهد جدید نشان می دهد که نوسانات در مدار زمین ممکن است بر تکامل بیولوژیکی تأثیر بگذارد.
تیمی از دانشمندان به رهبری لوک بوفور دیرینه‌شناس از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) نشانه‌هایی پیدا کردند که نشان می‌دهد خروج از مرکز مداری به نفع انفجارهای تکاملی گونه‌های جدید، حداقل در پلانکتون‌های فتوسنتزی (فیتوپلانکتون) است. کوکولیتوفورها جلبک های میکروسکوپی هستند که از نور خورشید تغذیه می کنند و صفحات آهکی را در اطراف اجسام تک سلولی نرم می سازند. این پوسته‌های آهکی که کوکلیت نامیده می‌شوند، در فسیل‌ها بسیار رایج هستند و برای اولین بار در حدود ۲۱۵ میلیون سال پیش در تریاس بالایی ظاهر شدند. این رانشگرهای اقیانوسی به قدری فراوان هستند که سهم زیادی در چرخه مواد مغذی زمین دارند، بنابراین نیروهایی که حضور آنها را تغییر می دهند می توانند بر سیستم های سیاره ما تأثیر بگذارند.
همچنین جالب:
- آیا یک کپی دیجیتالی از زمین می تواند جهان را از فاجعه آب و هوایی نجات دهد؟
- دانشمندان متوجه سیارکی که خیلی به زمین نزدیک شده بود، نشدند
بوفورت و همکارانش با استفاده از میکروسکوپ خودکار با هوش مصنوعی، 9 میلیون کوکلیت را در طول 2,8 میلیون سال تکامل در اقیانوس‌های هند و اقیانوس آرام اندازه‌گیری کردند. آنها با استفاده از نمونه های با قدمت دقیق سنگ های رسوبی اقیانوسی توانستند گرفتن وضوح فوق العاده دقیق - حدود 2 هزار سال. محققان توانستند از محدوده اندازه کوکلیت برای تخمین تعداد گونه‌ها استفاده کنند، زیرا مطالعات ژنتیکی قبلی تایید کرده بود که گونه‌های مختلف کوکلیتوفورها در خانواده Noelaerhabdaceae را می‌توان بر اساس اندازه سلول تشخیص داد.
آنها دریافتند که طول متوسط کوکلیت از یک چرخه منظم پیروی می کند که مطابق با چرخه 405 ساله خروج از مرکز مدار است. بزرگترین میانگین اندازه کوکلیت با تاخیر زمانی اندک پس از حداکثر خروج از مرکز ظاهر شد. این اتفاق صرف نظر از اینکه زمین در حالت یخبندان یا بین یخبندان قرار داشت.
بوفورت و همکارانش در کار خود توضیح می‌دهند: «در اقیانوس‌های مدرن، تنوع فیتوپلانکتون‌ها در مناطق استوایی، احتمالاً به دلیل دماهای بالا و شرایط پایدار، بیشترین است، در حالی که گردش فصلی گونه‌ها در عرض‌های جغرافیایی متوسط به دلیل تضاد شدید دمایی فصلی، بالاترین میزان است.»
آنها دریافتند که همین الگو در تمام مقیاس‌های زمانی بزرگی که مورد بررسی قرار داده‌اند، اجرا می‌شود. همانطور که مدار زمین بیضی‌تر می‌شود، فصول اطراف خط استوا برجسته‌تر می‌شوند. این شرایط متنوع کوکولیتوفورها را تشویق به تنوع بخشیدن و تولید گونه های بیشتری کرد. آخرین مرحله تکاملی که تیم کشف کرد حدود 550 سال پیش آغاز شد - یک رویداد تشعشعی که طی آن گونه های جدیدی از Gephyrocapsa ظاهر شد. بوفورت و همکارانش این تفسیر را با استفاده از داده های ژنتیکی گونه های موجود تایید کردند. با استفاده از داده های هر دو اقیانوس، آنها همچنین توانستند بین رویدادهای محلی و جهانی تمایز قائل شوند.
علاوه بر این، با محاسبه میزان تجمع جرم در نمونه‌های رسوب، محققان به تأثیر بالقوه گونه‌های مورفولوژیکی مختلف بر چرخه کربن زمین پی بردند که می‌توانند با کمک فتوسنتز و تولید پوسته‌های سنگ آهک (CaCO3) آن را تنظیم کنند.
با توجه به این یافته‌ها و سایر مطالعات حمایتی، بوفورت و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که تاخیر بین خروج از مرکز مداری و تغییرات آب و هوایی ممکن است نشان دهد که "کوکولیتوفورها ممکن است به جای واکنش ساده به تغییرات در چرخه کربن، محرک باشند."
به عبارت دیگر، این میکروارگانیسم‌ها همراه با سایر فیتوپلانکتون‌ها ممکن است در واکنش به این رویدادهای مداری به تغییرات آب و هوایی زمین کمک کنند. اما برای تایید این موضوع به کار بیشتری نیاز است.
همچنین بخوانید: