Bir Santa Cruz serasında gezegensel bir kitlesel yok oluş simülasyonu

SANTA CRUZ –

Kötü günler geçtikçe, 66 milyon yıl önce Paris büyüklüğünde bir uzay kayasının saatte 45.000 mil hızla Dünya’ya çarptığı günü geride bırakmak zor.

Çarpışmanın ısısı, etraflarındaki her şeyi yok eden ve atmosfere yükselen devasa kirletici bulutları gönderen büyük yangınlar üretti. Bir veya iki gün içinde, toz haline getirilmiş kaya, sülfat aerosolleri ve orman yangını isinden oluşan zehirli bulutlar gezegeni kaplayarak güneş enerjisinin çok küçük bir kısmı dışında hepsini bloke etti ve tarihte bilinen tek zaman için fotosentezi fiilen durma noktasına getirdi.

Daha önce veya daha sonra hiçbir olay, burada yaşamı mümkün kılan temel süreçleri bu kadar tamamen mahvetmemiştir. Dünya, dinozorların, pterozorların ve diğer canlıların kömürleşmiş leşleriyle dolu ölü bitki örtüsünden oluşan karanlık, zararlı bir manzara haline geldi.

Kretase-Paleojen veya K/Pg yok oluş olayı sona erdiğinde, çarpma anında canlı olan türlerin yaklaşık dörtte üçü sonsuza dek yok olmuştu.

Sonunda, yaşamın ilk yeşil sürgünleri döküntüden ortaya çıktı. Kimse bu ilk tomurcukların tam olarak ne zaman ortaya çıktığını bilmiyor, ancak fosil kayıtları bize onların ne olduğunu söylüyor: eğrelti otları. Çoğu.

Dinozorların ölümü tüm dikkatleri üzerine çekiyor ama bitkilerin hayatta kalması da en az gezegenin hikayesinde bir bölüm kadar önemli. Neredeyse her şey yok edildiğinde eğrelti otları neden gelişti? Ve olağanüstü dayanıklılıkları, bugünün ekosistemlerinin başka bir felaketten sonra nasıl başa çıkabileceği hakkında bize ne söyleyebilir?

Neyse ki, Bronx’taki New York Botanik Bahçesi’nde bitki sistematisti olan Emily Sessa, “Aslında kitlesel bir yok oluşu simüle etmek o kadar da zor değil” dedi.

Ekibinin yaptığı da tam olarak bu.

Sessa, yok olma sonrası dünyada eğrelti otlarının geri kazanılmasını araştırmak için NASA tarafından finanse edilen bir projenin baş araştırmacısıdır. Ekip, fosil kanıtlarını kıyamet benzeri koşullarda bitki gözlemleriyle karşılaştırarak, bu mütevazi floranın Dünya’daki en etkileyici hayatta kalma kayıtlarından birini nasıl topladığını ve gücünün gezegenin geri kalanının iyileşmesini nasıl katalize ettiğini daha iyi anlamayı umuyor.

Çalışma, bu gezegende – ve potansiyel olarak başkalarında – evrimi ve yok oluşu zorlayan faktörleri anlamaya uzun süredir ilgi duyan NASA’nın dikkatini çekti.

NASA’nın Ekzobiyoloji Araştırma Programı’nın baş program sorumlusu Dr. Lindsay Hays, “Eğrelti otlarının bu muazzam felakete verdiği tepkiyi anlamak çok bilgilendirici olabilir” dedi. Deneyin, çığır açan olayların “başka bir yerde yaşam için önemli itici güçler olabileceğine” dair yeni bilgiler sunacağını umduğunu söyledi.

İddialı çalışma, o zamanlar Florida Üniversitesi’nde bitki sistematiği profesörü olan Sessa ve UC Santa Cruz’da bitki fizyolojisi profesörü Jarmila Pittermann’ın sorguladığı bir otel barında bir kokteyl peçetesinin arkasındaki eskiz olarak başladı. konferans. Her ikisi de eğrelti otlarına akademik bir ilgi duyuyordu ve NASA’nın Dünya’nın ötesindeki potansiyel yaşamın incelenmesi olan ekzobiyoloji araştırmalarına fon sağladığını biliyorlardı.

Fosil kayıtlarının, neredeyse başka hiçbir şeyin hayatta kalmayı başaramadığı bir zamanda eğrelti otu sporlarının dağılımında bir ani artış gösterdiği göz önüne alındığında, çift, bitkilerin düşmanca ve beklenmedik ortamlarda hayatta kalmanın neleri gerektirdiği konusunda bize neler söyleyebileceğini merak etti. Eğrelti otlarının gerçekten de anlatacak çok şeyi olduğu ortaya çıktı.

Pitterman ve Sessa, La Brea Tar Pits’de bir paleobotanist olan Regan Dunn ve Wyoming Üniversitesi’nde bir paleobotanist olan Ellen Currano’ya ulaştı ve onlardan, eğrelti otu sporu başağına dair fosil kanıtları olabilecek erken Paleojen kaya örneklerini toplamalarını istedi. . Dunn ve Currano, asteroit çarpmasının Dünya’da bıraktığı iridyum birikintilerinin belirgin şeridini taşıyan kayaları aramak için sahada bir ay geçirdiler. New Mexico ve Colorado’da beş farklı yerde çizginin üstünde ve altında örnekler açtılar ve çarpma anında ne tür eğrelti otlarının var olduğunu bulmak için alanları yaprak fosilleri için taradılar.

Numuneleri, kayayı ezen ve mineralleri çözen, geride eğreltiotu ve mantar sporları, polen taneleri, yaprak parçaları ve tarih öncesi bitki yaşamının diğer mikroskobik izlerini bırakan özel bir ticari laboratuvara gönderdiler. Maine Üniversitesi’nden paleoekolog Jacqueline Gill, hepsini analiz etmelerine yardımcı oldu.

Daha sonra, K/Pg felaketinin gerçek hayattan canlandırılması sırasında toplanan verilerle tarihsel kanıtları karşılaştırma meselesiydi.

Bu, UC Santa Cruz’un Disiplinlerarası Bilimler Binasının çatısındaki bir serada kıyamet sonrası bir senaryo yaratmak anlamına geliyordu.

12’ye 20 metrekarelik alan, geçen yaz geç Kretase’yi temsil eden yaklaşık 140 bitki ile donatıldı: dikenli palmiyeler, tüylü metasekoya, fırfırlı eğrelti otları. Eğrelti otları arasında adı verilen bir çeşit vardı. Blechnum baharatısert eğreltiotu veya geyik eğreltiotu olarak da bilinir. Bu bitkinin versiyonları, uzay taşı Dünya’ya çarpmadan önce yaklaşık 300 milyon yıl boyunca gezegendeydi.

Üç aydan fazla bir süre boyunca, bitkiler bir galonluk saksılarında asteroit çarpması sırasındakine benzer atmosfer koşullarında gelişti: sıcak ve nemli, milyonda 1.000 parça karbondioksit seviyeleri, mevcut atmosferimizin iki katından fazla. .

Pittermann, “Mutlu Kretase koşulları,” dedi.

Bu koşullar Ekim sonunda aniden değişti.

Araştırma uzmanı Alex Baer, ​​seranın dışını, güneş ışınlarını engellemek ve kaplamanın kış yağmur fırtınalarına dayanmasına yardımcı olmak için bir sertleştirici ile karıştırılmış birkaç kat badana ile boyadı. Ardından, kalan ışığı engellemek için tavana muşambalar ve Mylar çarşafları gerdi.

Dönüşümü tamamlamak için Baer, ​​sıcaklığı 77 Fahrenheit (25 Santigrat derece) den 50 F (10 C) dereceye düşürdü ve bitkilere, üzerine düştüğüne inanılan asit yağmurunu taklit etmek için tasarlanmış bir solüsyondan düzenli olarak spreyler verdi. etki sonrası dünya.

Bir ay içinde, yemyeşil bir yeşillik koleksiyonu olan şey, terk edilmiş ev bitkilerinin hüzünlü bir koleksiyonuna benziyordu.

Pittermann, yaprak döken bitkilerin kış moduna girdiğini ve ilk hafta yapraklarını döktüğünü söyledi.

Diğerleri daha uzun süreli ölümlerde öldü.

Baer, ​​”Blechnum ile gördüğümüz şey, yaprakların daha çok cılız, yavaş bir şekilde kaybıydı” dedi. “Bir tür acı çekiyormuş gibi görünüyordu.”

Bazı bitkiler, felaket karşısında atalarının direncinin izlerini gösterdi. Metasequoia veya şafak sekoyası, karanlıkta bir tür bitki belirsizliğine girdi, ne büyüyor ne de gözle görülür düşüş belirtileri gösteriyor.

Peki ya blechnum? Karanlık aşama ilerledikçe, hayatta kalması belirsiz görünüyordu.

Bilim adamları, gün ışığının ve sıcaklığın çarpma öncesi seviyelere dönmesinin iki yıldan birkaç on yıla kadar sürdüğüne inanıyor. Pratiklik, araştırma ekibinin bu zaman çizelgesini kısaltmasını gerektiriyordu. Böylece, Nisan ortasında, yaklaşık altı aylık yapay çarpma kışının ardından, muşambalar indi, asit banyoları durdu ve Paleojen’in kademeli yeniden ayarlanmasının kısaltılmış bir versiyonu olarak camdaki badana sıyrıldı.

Araştırmacılar hayatı biliyordu abilir Böylesine korkunç koşullardan sonra geri dönün – o olmasaydı biz de olmazdık. Ancak ne kadar süreceği ve iyileşmenin nasıl görüneceği görülecek.

İlk bahar yeşili tomurcuklar, ışığın geri gelmesinden birkaç gün sonra solmuş kahverengi kalıntıların yanında ortaya çıkmaya başladı. İki hafta sonra, birkaç saksıdan eğreltiotu yaprakları döküldü ve minik sekoya ve çınar fidanları bir kez daha yapraklandı.

Sadece blechnum ıstırap verici çöküşü atlatamadı: Baer analiz için bir numune kestiğinde, diğer bitkilerde olduğu gibi sağlıklı bir köksap veya eğrelti otu izi bulamadı. Baer, ​​yakın zamanda serada yaptığı bir yürüyüşte kuru, görünüşe göre cansız kalıntılarının bulunduğu bir saksıyı inceledi.

Aniden Pittermann’ın nefesi kesildi. Orada, toprağın içinden çıkan küçük, yeşil bir dal vardı. Ne de olsa blechnum, tıpkı atasının 66 milyon yıl önce yaptığı gibi, onu da yapmıştı.

Eğrelti otlarının bitkiler dünyasının hamamböceği olarak kabul edilip edilemeyeceği sorulduğunda Pittermann, yalnızca “dayanıklı” olduklarını söyleyerek karşı çıktı. Ancak son derece dayanıklı bir bitki sınıfıdır.

Sessa, “Aslında çiçekli bitkilerde ve diğer tohum bitkilerinde olmayan özel bir fotoreseptör tipine sahipler, bu nedenle gerçekten düşük ışık koşullarında fotosentez yapabiliyorlar” dedi. Eğrelti otları ayrıca asidik ve besin yönünden fakir topraklara karşı toleranslıdır ve bazı türler, ağır metalleri kirlenmiş topraktan emerek, varlıklarıyla toprağı temizler.

İster bir orman yangını ister dev bir meteor çarpması olsun, bir felaketin ardından, “oraya girip topraktan ağır metalleri emmeye başlarlarsa ve normal yaşama ve ölme süreçlerini yerine getirirlerse, O zaman yeni organik madde yaratacağız,” dedi Sessa. “Temel olarak, harap olmuş bir araziyi ele geçirebilen ve ona biraz hayat getirmeye başlayabilen ilk öncü veya sömürgeci türler olarak hareket ediyorlar.”

Fosil kayıtları bunu önerdi, ancak Santa Cruz deneyi bunun gerçekte nasıl olduğunu gösteren ilk deneydi.

Smithsonian Enstitüsü’nde bir jeolog ve paleobotanik küratörü olan Scott Wing, fosilleşmiş örnekleri benzer canlılarla karşılaştırmak “paleontolojide eski bir gelenek” olsa da, hiçbir araştırma ekibinin K / Pg yok oluşunu araştırmak için bu yöntemi kullanmadığını söyledi.

Wing, “Küresel yıkımın ekosistemler ve evrim üzerindeki etkilerini anlamak istiyorsanız, bu, Dünya tarihinin ilk bölümüdür” dedi. “Hayatın hem ekolojik hem de evrimsel zaman içinde nasıl toparlandığını anlamaya çalışmak için de harika bir bölüm.”

Ekosistemlerin felaketten sonra nasıl toparlandığını anlamak, sadece gezegenin geçmişini anlamakla ilgili değil. Keşifler, geleceğini güvence altına almaya yardımcı olabilir.

Dünya’nın sakinleri geç Kretase’de oldukları gibi oturan ördekler değildir. NASA, potansiyel olarak tehlikeli asteroitlerin geleceğini onlarca yıl önceden görebiliyor ve bizi yolumuza çıkanlardan korumanın yollarını geliştiriyor. Geçen yıl NASA, gezegen savunmasında önemli bir adım olan, ilk kez hareket eden bir uzay nesnesini rotasından başarıyla çıkardı.

Ancak, ister uzaydan gelen bir müdahaleci ister yerli bir nükleer saldırı olsun, bu tür koşulları aniden tetikleyen en kötü durum senaryosunda ne olabileceğini bilmekte fayda var. Türümüz tost olsa bile, gezegendeki yaşamın – özellikle eğreltiotu türünün – biz olmadan devam etmenin bir yolunu bulacağına dair cesaret verici kanıtlar var.