Ученые Университета штата Флорида раскрыли причины первого в истории массового вымирания на Земле около 443 миллионов лет назад. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Science Advances, в позднем ордовикском периоде произошли резкие колебания уровня кислорода в морской воде, что, в конечном итоге, привело к исчезновению 85 процентов видов морских организмов.
Позднеордовикское массовое вымирание (LOME), затронувшее беспозвоночных морских животных, произошло во время глобального похолодания и образования ледников, вероятно, из-за движения суперконтинента Гондваны к южному полюсу. Он подразделяется на два всплеска, один из которых совпадает с началом оледенения, а второй — с его окончанием. Некоторые исследования указывают на то, что причиной обоих всплесков стала эвксиния — истощение кислорода в морской воде и ее обогащение сероводородом.
Известно, что уровень кислорода в морской воде влияет на уровень растворенного марганца: чем он больше, тем сильнее марганец осаждается в виде нерастворимых оксидов, которые в свою очередь в разной степени адсорбируют различные изотопы таллия, накапливая больше таллия-205, чем таллия-203. В то же время большие количество таллия поглощает океаническая кора, однако для нее соотношение изотопов таллия-205 и таллия-203, наоборот, очень низкое. Если же ученые наблюдают всплеск таллия-205 в придонных породах, это говорит о повышении его уровня в морской воде того времени из-за высокого содержания растворенного марганца и низкого содержания растворенного кислорода.
Чтобы оценить изменения содержания кислорода в морской воде того времени, исследователи проанализировали содержание изотопов таллия в породах, которые содержались на дне ордовикских океанов Япет (600-420 миллионов лет назад) и Панталасса (443-200 миллионов лет назад). Было зафиксировано большое положительное возмущение уровня изотопа таллия-205 между двумя последними ярусами (катийским и хирнантским) позднего ордовикского периода, что указывает на появление мертвых бескислородных зон в океанах. Это распространение восстановительных условий в океане нанесло значительный урон фауне брахиопод и трилобитов.
Затем исследователи обнаружили свидетельства более насыщенных кислородом условий, которые создали дополнительный стресс для организмов, адаптированных к низкому содержанию кислорода. На протяжении позднего ордовика такие колебания повторялись несколько раз, а окончательное расширение бескислородных условий, вероятно, привело к гибели фауны, которая выжила в течение первоначальных колебаний. Бескислородные условия сами по себе могли оказать меньшее влияние на морскую жизнь, вместо этого быстрые колебания уровня кислорода в морской среде были более разрушительными.