L'oxygène a fourni une bouffée d'air frais à l'étude de l'évolution de la Terre il y a plus de 400 millions d'années.

Une équipe de chercheurs, dont un membre du corps professoral et un boursier postdoctoral de l'Université Washington à St. Louis, ont constaté que les niveaux d'oxygène semblent augmenter à peu près en même temps qu'une multiplication par trois de la biodiversité au cours de la période ordovicienne, entre 445 et 485 millions d'années, selon une étude publiée le 20 novembre dans Géosciences de la nature .

« Cette oxygénation s'appuie sur deux approches pour la plupart indépendantes l'une de l'autre, en utilisant différents ensembles d'enregistrements géochimiques et en prédisant que la même quantité d'oxygénation s'est produite à peu près au même moment que la diversification, " a déclaré Cole Edwards, le chercheur principal d'une étude menée lorsqu'il était stagiaire postdoctoral au laboratoire sous la direction de l'auteur principal de l'article, David Fike, professeur agrégé en Sciences de la Terre et des Planètes en Arts &Sciences. Les autres auteurs sont Matthew Saltzman de l'Ohio State University et Dana Royer de la Wesleyan University dans le Connecticut.

"Nous avons fait un autre lien entre la biodiversification et les niveaux d'oxygène, mais cette fois pendant l'Ordovicien où des niveaux d'oxygène quasi-modernes ont été atteints il y a environ 455 millions d'années, " dit Edwards, professeur assistant en sciences géologiques et environnementales à Appalachian State à Boone, N.C. « Il convient de souligner que ce n'était probablement pas la seule raison pour laquelle la diversification s'est produite à cette époque. Il est probable que d'autres changements, tels que le refroidissement des océans, l'augmentation de l'apport de nutriments aux océans et les pressions de prédation - ont travaillé ensemble pour permettre à la vie animale de se diversifier pendant des millions d'années. »

Cette explosion de diversité, reconnu comme le Grand Événement de Biodiversification Ordovicien, provoqué l'essor de diverses espèces marines, changement considérable entre les familles et les types d'espèces, ainsi que les changements sur la Terre, commençant au fond des fonds océaniques. Les impacts d'astéroïdes faisaient partie des nombreuses perturbations étudiées comme étant les raisons d'une telle explosion de changements. Edwards, Fike et d'autres voulaient continuer à sonder le lien entre les niveaux d'oxygène dans l'océan-atmosphère et les niveaux de diversité des animaux à travers les temps lointains.

L'estimation de ces niveaux d'oxygène est particulièrement difficile :il n'y a aucun moyen de mesurer directement la composition des atmosphères ou des océans anciens. Les machines à remonter le temps n'existent que dans la fiction.

En utilisant des proxys géochimiques, des données haute résolution et des signatures chimiques conservées dans des roches carbonatées formées à partir d'eau de mer, les chercheurs ont pu identifier une augmentation de l'oxygène au cours des périodes de l'Ordovicien moyen et supérieur - et une augmentation rapide, à ce. Ils citent une augmentation de près de 80 pour cent des niveaux d'oxygène où l'oxygène constituait environ 14 pour cent de l'atmosphère au cours de l'étape darriwilienne (Ordovicien moyen il y a 460-465 millions d'années) et a augmenté jusqu'à 24 pour cent de l'atmosphère au milieu du Katian. (Ordovicien supérieur il y a 450-455 millions d'années).

"Cette étude suggère que les niveaux d'oxygène atmosphérique n'ont pas atteint et maintenu les niveaux modernes pendant des millions d'années après l'explosion cambrienne, qui est traditionnellement considérée comme l'époque où l'atmosphère océanique était oxygénée, " a déclaré Edwards. " Dans cette recherche, nous montrons que l'oxygénation de l'atmosphère et des océans peu profonds a pris des millions d'années, et ce n'est que lorsque les mers peu profondes se sont progressivement oxygénées que les principales impulsions de diversification ont pu se produire. »

Les signatures chimiques qui ont servi de proxy pour le carbone inorganique dissous comprenaient des données provenant de paramètres géologiques allant du Grand Bassin dans l'ouest des États-Unis, vers le nord et l'est des États-Unis, au Canada et ses Maritimes, ainsi que l'Argentine dans l'hémisphère sud et l'Estonie dans l'hémisphère oriental. Nevada, Utah, Oklahoma, Missouri (New London au nord et Highway MM au sud de St. Louis), Iowa, Ohio, La Virginie-Occidentale et la Pennsylvanie figuraient parmi les points de données aux États-Unis.

Les chercheurs ont conclu qu'il n'était pas clair si l'augmentation de l'oxygénation avait un effet direct sur la vie animale, ou même s'il a eu un effet passif par, dire, l'expansion de l'écoespace riche en oxygène. Il est donc difficile de résoudre si la température, une oxygénation accrue ou autre chose a servi de moteur à la biodiversification. Mais les résultats ont montré que l'oxygène augmentait certainement pendant les périodes de plus grand changement.

"L'oxygène et la vie animale ont toujours été liés, mais la plupart de l'accent a été mis sur la façon dont les animaux sont apparus, " dit Saltzman, professeur et directeur de l'école des sciences de la Terre à l'Ohio State. "Nos travaux suggèrent que l'oxygène a peut-être été tout aussi important pour comprendre comment les animaux sont devenus si divers et abondants."