Vilniaus universiteto (VU) Chemijos ir geomokslų fakulteto geologai su kolegomis iš Tartu universiteto (Estija) parengė straipsnį, kuriame atskleidžiama pasaulinės svarbos aplinkos pokyčių ir gyvybės evoliucijos eiga laikotarpiu tarp 423 ir 418,5 milijonų metų prieš mūsų erą. Straipsnis sulaukė įvertinimo ir buvo paskelbtas viename įtakingiausių tarpdisciplininių geomokslų žurnalų „Gondwana Research“.

Tyrimo unikalumas ir atradimai

Straipsnyje „Ultraaukštos raiškos daugiamatis pržidolio epochos (vėlyvasis silūras) metraštis ir daugialygė priežastinė analizė: padariniai globaliai stratigrafijai, apyvartos įvykiams ir klimato–biotos sąveikoms“ pristatomas vieno iš pačių dinamiškiausių Žemės istorijos laikotarpių – silūro periodo pabaigos (pržidolio epochos) tyrimas. Manoma, kad pržidolio epochoje įvyko didžiulis augalijos išplitimas į sausumą, kuris fundamentaliai pakeitė globalius cheminius ciklus: jūrose atsirado šiuolaikinių žuvų klasės, iš kurių vėliau išsivystė pirmieji keturkojai – mūsų tiesioginiai protėviai.

Išskirtinis aptariamo tyrimo bruožas yra analogų pasaulyje neturinti laikinės raiškos ir nagrinėjamo laikotarpio trukmės kombinacija. Daugiau nei keturių milijonų metų laikotarpis buvo tiriamas 11 tūkstančių metų intervalais. Joks kitas paleozojaus eros tyrimas nepasižymi tokiu detalumu ir paleontologinio metraščio trukme vienu metu.

Ištyrus išnykusių stuburinių – konodontų ir kriaukles turėjusių pečiakojų rūšinę sudėtį ir jų populiacijų santykinius gausumus bei stabiliųjų anglies ir deguonies izotopų santykius ir kitus geocheminius ir geofizikinius rodiklius, buvo atkurti tuometinio pasaulio vystymosi bruožai. Detali daugialygė analizė atskleidė, kad nagrinėta pržidolio epocha susiskirsto į keturias dinamines būsenas, kurios yra atskirtos greitais (iki kelių dešimčių tūkstančių metų trukmės) globaliais įvykiais. Pati išskirtiniausia iš šių būsenų buvo aprašyta pirmą kartą pasaulyje ir įvardyta kaip Šilalės išmirimo įvykis.

Konodontų gausumo bei stabiliųjų anglies ir deguonies izotopų dinamika

Šilalės išmirimo įvykis – išskirtinė būsena ir dideli pokyčiai

Šilalės išmirimo įvykis pavadintas pagal Šilalės vardu vadinamus uolienų sluoksnius, kuriuose yra aptinkami šio įvykio pėdsakai. Paleontologiniai, jūros lygio pokyčių ir uolienų sudėties tyrimai parodė, kad Šilalės išmirimo įvykis buvo sukeltas ypač greito ir didelės amplitudės jūros lygio kritimo, klimato atšalimo ir, tikėtina, maistinių medžiagų bado, kuris lėmė superoligotrofines sąlygas tuometiniuose vandenynuose.

Šilalės išmirimo metu įvyko stiprus pelaginių ir aukštu metabolizmo lygiu pasižyminčių organizmų rūšių kiekio sumažėjimas, o jų biologinis produktyvumas sumažėjo dešimtimis ar net šimtais kartų. Kita vertus, dėl to, kad nelikus maistinių medžiagų praskaidrėjo vandenys, nereiklios maistinėms medžiagoms organizmų grupės, tokios kaip pečiakojai ir koralai, suklestėjo.

Apytiksliai po milijono metų Šilalės įvykis pasibaigė taip pat dramatiškai, kaip ir prasidėjo – dar vienu išmirimu, kuris įvyko pržidolio epochos viduryje. Tik šiuo atveju klimatas labai smarkiai atšilo, vandenynus užplūdo maistinės medžiagos ir jie perėjo į eutrofinę vandenilio sulfidais užnuodytą būseną. Šio išmirimo padariniai buvo priešingi – planetoje beveik visiškai išnyko koraliniai rifai, o pelaginė – daug energijos ir maistinių medžiagų reikalaujanti gyvybė, kaip konodontai ir žuvys, suklestėjo naujomis sąlygomis.

Mokslinio tyrimo autorių buvo nustatyta, kad stebimų pokyčių dinamika pasižymi ryškiu periodiškumu, sietinu su ilgaisiais Milankovičiaus ciklais – Žemės orbitos formos pokyčiais, kurie atsiranda dėl mūsų planetos gravitacinės sąveikos su Jupiteriu ir Venera. Šis vadinamasis 405 tūkstančių metų periodo ilgio cikliškumas pagal teorinius astronominius skaičiavimus turi būti pats stabiliausias per visą Saulės sistemos egzistavimo laiką. Dėl šios priežasties jis gali būti naudojamas kaip geologinio laiko chronometras arba metronomas. Autoriai, naudodamiesi šiomis teorinėmis prielaidomis, pateikė nagrinėtos pržidolio epochos trukmę ir jos neapibrėžtumą sumažino net dešimt kartų. Būtent ši astrochronologinė prieiga leido nustatyti, kad Šilalės įvykis, prasidėjęs ganėtinai staigai, truko net apie vieną milijoną metų.

Pržidolio pokyčių apibendrinimas

Pirmasis tokios reikšmės tyrimas Lietuvoje

Atrastas Šilalės įvykis yra vienas iš kelių dešimčių labai galingų išmirimų atvejų, kurie per pastaruosius pusę milijardo metų radikaliai pakeitė gyvybės evoliucijos eigą. Tačiau jis pirmasis ir kol kas vienintelis, išskirtas Lietuvos geologiniuose pjūviuose ir turintis lietuvišką pavadinimą. Informacijos tankis, tarpdisciplininė prieiga ir naujausių matematinės stratigrafijos metodų ištobulinimas ir panaudojimas sulaukė aukštų recenzentų vertinimų, o vienas iš jų teigė, kad Šilalės išmirimo įvykį pristatęs tyrimas gali tapti „auksiniu standartu“ aptinkant, išskiriant ir apibūdinant anomalius geologinės praeities laikotarpius.

Mokslinio tyrimo autoriai – VU docentas Andrej Spiridonov, doktorantas Robertas Stankevič, doktorantas Tomas Gečas, docentas emeritas Antanas Brazauskas, docentas Donatas Kaminskas, dr. Petras Musteikis, magistras Tomas Kaveckas, dr. Giedrius Bičkauskas, profesorius Sigitas Radzevičius ir kolegos iš Tartu universiteto – profesoriai Tõnu Meidla ir Leho Ainsaar.

Tyrimas buvo remiamas Lietuvos mokslo tarybos projekto S-MIP-19-15 „Silūro periodo ekosistemų sąranga ir griūtis – bioįvairovės išlikimas ekstremalaus klimato sąlygomis“ lėšomis.