csíkosfejű nádiposzáta

Pálfy József: Bioszféra blues –kihalások régen és ma

A cikk a TétékásNyúz L. évfolyam 5. számában jelent meg.

Pálfy Józseffel a geológusok találkozhatnak a legtöbbet, hiszen ő az Általános és Alkalmazott Földrajz tanszéknek a vezetője. Azért a biológusok számára sem ismeretlen a neve, három éve például a Biológus Tavaszi Iskola meghívott előadója volt. Történt ez azért, mert Pálfy József az MTA levelező tagjaként, Paleontológiai Kutatócsoportjával földtörténeti kihalási eseményeket kutat. Két hete a Bolyai Kollégium biológus szakszemináriumában tartott egy előadást, amin volt szerencsém részt venni.

Az előadást egy kérdéssel indította: vajon „mi korunk legnagyobb jelentőségű, az emberiség egészét érintő tudományos problémája?” Most mindenki gondolkodjon el egy pillanatra, s csak aztán olvasson tovább. Nálunk olyan válaszok érkeztek, mint biodiverzitás csökkenés, nukleáris katasztrófák, klímaváltozás, túlnépesedés. Előadónk szerint ez mind helyes és egy nagy témakörbe sorolható, méghozzá az emberi tevékenység következtében megváltozott környezet és a fenntartható lakhatóság problémakörébe. Ugyanakkor nem csak definiálni kell a problémát, hanem különféle módokon vizsgálni a jelent és a múltat, illetve ha lehet, előre jelezni a következményeket.

Elöljáróban le kell szögezni, hogy klímaválságok és kihalások mindig is voltak a föld történetében. Hol nagyobbak, hol kisebbek. Ezeket vizsgálni lehet a különféle rekordok alapján, mint például kőzetrétegek, csontok, mikrofosszíliák, vagy szénizotóp-vizsgálat, aztán ezeket egymás mellé helyezve rá lehet találni az összefüggésekre, kölcsönhatásokra, hogy végül a kutató reprodukálja, hogy mégis mi történhetett.

A biodiverzitás meghatározása sok kutatás középpontjában áll. Korunk biodiverzitását sem sikerült még meghatározni, széles határok közt mozgó becslések vannak arra nézve, hogy hány faj élhet ma a földön. A valamivel több, mint 1 millió leírt fajhoz egyesek további 2 50 ezret, de más kutatók akár még 90 milliót is jósolnak. Még nehezebb és bizonytalanabb ugyanezt a múltban meghatározni, hiszen nem minden ősfaj maradt fenn, akár mert nem fosszilizálódott, akár, mert a későbbi korok során elveszett. Legjobban a meszes vázzal rendelkező egy- vagy többsejtűek fosszilizálódnak, de azok is csak megfelelő körülmények között. Férgek fosszilizálódására csak nagyon kicsi esély van. Leginkább ezért egyes családokat vagy fajokat szoktak vizsgálni és az ő történetükből rekonstruálni, hogy mi történhetett akkoriban a világban. Egyáltalán nem biztos az sem, hogy korunkban éri el a természet a legnagyobb változatosságot, így akármilyen alakot felvehet a görbe, ami az élet kialakulását a jelenkori diverzitással köti össze. John Phillips nevéhez fűződik az első ilyen tanulmány az impozáns „Life on Earth” címmel, amiben már akkor ki tudta mutatni a földtörténet öt legnagyobb kihalási eseményét, „laza csuklóval” megrajzolva.

Sepkoski már precízebben dolgozott, családokat vizsgált (amiknek a meghatározása szintén problémákba ütközhet), ezzel árnyalva a képet. Az öt nagy kihalási esemény megmaradt, de az ordovíciumban, mezozoikumban és a harmadidőszakban is kimutatott radiációt, illetve eredményei alapján a paleozoikumban az élővilág diverzitása „platós” volt, vagyis a családok száma plusz-mínusz száz között mozgott. Szintén Sepkoski nevéhez fűződik a kihalási ráta, ami azt mutatja, hogy adott időszakban a családok hány százaléka tűnt el. Ez azt mutatja, hogy a háttérkihalások csökkennek a földtörténet során. Ennek oka az is lehet, hogy egyre robosztusabb az ökoszisztéma, de akár az is, hogy a fiatalabb leleteket könnyebb megtalálni.

A családok görbéit vizsgálva el lehet különíteni ún. evolúciós faunákat, amiknek közös diverzitás-történetük van, vagyis ugyanabban az időszakban radiáltak és egyszerre is tűntek el. Ez nem tükrözi az evolúciós kapcsolatokat, például a paleozoós faunában a brachiopodák, krinoideák, korallok és a bryozoák is beletartoznak. Ezek a faunák a földtörténet során egymást váltották, és valószínűleg váltani is fogják a jövőben.

Korunkban a Paleobiológiai Adatbázis mutatja az összes megtalált lelet alapján a földtörténeti eseményeket. Ezt már statisztikai alapon állították össze, így jóval megbízhatóbb, mint az eddigiek. Ebben megjelenik a triász és jura határán történt kihalási esemény az „öt nagy” mellé. Ezen kihalási események jelentősége nem csupán abban áll, hogy rengeteg faj tűnt el a föld színéről, hanem abban is, hogy alapvetően és váratlanul változtatták meg az evolúció menetét.

A perm-triász határ egy igen fontos határ a földtörténetben. Rengeteg helyen lehet látni egy hatalmas „szakadást az időben”, vagyis a kőzetrétegek közt egy igen éles váltóvonalat, ami felett a fajok diverzitása drasztikusan lecsökken, illetve a határon egy nagyon komoly ún. szénizotóp anomália figyelhető meg. Ha esetleg találnál egy Hindeodus parvust a kőzethatáron, az is bizonyítaná, hogy a perm-triász határán jársz. A szénizotóp anomália a globális C-eloszlás drasztikus változására utal, közvetetten pedig a nagyfokú környezet-változásra. Alapja, hogy a növények és főleg a mikrobák a fotoszintézis során frakcionálnak és a C12 izotópot szívesebben építik be.

Geológusok Szibériában bukkantak a tettesre, akinek műve a paleozoikum végét jelentette. Az akkori Pangea északi területén soha nem látott vulkáni tevékenység során közel 7 millió négyzetkilométernyi, közel egy kilométer vastag vulkáni kőzet került rövid időn belül a felszínre. Főleg bazaltos, de a légkör változása alapján feltehetően más elemekkel is tarkított kitörésnek igen sokféle és hosszú távú hatása volt. (1. kép) Például a légkörbe kerülő por és kéndioxid visszaveri a fényt, így rövidtávon lehűlést, hosszú távon az üvegházgázok (pl. széndioxid) miatt viszont felmelegedést okoz a vulkán. A savas esők a szárazföldi mállást is elősegítik, ami a vulkáni kiömléssel együtt a tengerek tápanyagmennyiségét is növelik, ami eutrofizációt okoz. Ez utóbbi hozzájárul a felmelegedéshez és közösen anoxikus élőhelyeket alakítanak ki. Mindennek már egy tényezője is elég lehetett igen sok állat és növény kipusztulásához.

Egy másik kihalási esemény a paleocén és eocén határán történt. A korban egy viszonylag hirtelen felmelegedés során egyszerre valósult meg az oxigén- és szénizotóp anomália. Ezúttal is bizonyított a vulkáni tevékenység, méghozzá a mai Atlanti Óceán északi részén, aminek révén „kinyílt” az óceán maga. A széndioxidot a plankton köti meg a tengerekben mészváz formájába. Azonban a túlzott mennyiségű széndioxid beoldódása a tengervíz elsavasodásához vezethet és vezetett akkor is, ami a mészvázú élőlények átmeneti eltűnését okozta, mivel azok a savas környezetben nehezebben tudják kiválasztani a meszet, illetve amit már beépítettek a vázukba, az könnyebben oldódik fel (2. kép). Jó hír, hogy a paleozoikum végi széndioxid koncentráció a mai ötszöröse volt, ugyanakkor aggasztó, hogy az ipari forradalom előtt a mai érték felén volt ugyanez.

Az ún. geoengineering kutatások azt mutatják, hogy a légköri széndioxidot ma el lehetne az óceánokba nyeletni. Kutatók szerint, ha vasat vinnének be az óceánok azon területeire, amik a felszíni áramlási cirkuláció miatt nutriensben szegényebbek, akkor az ott élő planktonnak a vashiány nem lenne limitáló tényező és jobban nőne, tehát több szén-dioxidot tudna megkötni. Ez azonban előre be nem látható következményekkel járna az ökoszisztémára nézve.

Van azonban egy másik aggasztó dolog. Létezik egy anyag, amit metán-hidrátnak, másképp metánjégnek neveznek. Amikor a víz kellő nyomáson és hőmérsékleten fagy, a metán molekula képes beépülni a rácshézagokba (3.kép). A kontinentális és óceáni lemezek határán, a szárazföldi lemez „szakadékának” aljában, vagy a permafrosztban, ahol folyamatosan igen hideg van és nagy a nyomás, ez az anyag stabil. A környezet melegedésével azonban képes innen kiszabadulni és azzal olyan mértékű szénizotóp eltolódást válthat ki, mint a paleocén-eocén határán volt. Továbbá a metán hozzájárul az üvegházhatáshoz, ami soha nem látott sebességű felmelegedést okozhat. Természetesen erre az anyagra, mint potenciális tüzelőanyagra az ipar is rámozdult. Úgy tűnik, meg se kell várnunk, hogy magától olvadjon ki. A hatás olyasmi lehet, mint a paleocén-eocén határon, de sokkal-sokkal gyorsabban, hogy a tengernek ideje sem lesz elkeveredni, így a savasodás a felszíni rétegeket sokkal súlyosabban fogja érinteni. Hogy ennek a tengeri ökoszisztémában bekövetkező változásnak milyen következményei lennének, lesznek a világ egészére nézve azt elképzelni is félelmetes, hiszen tudjuk, hogy a légköri oxigén legnagyobb részét a tengeri planktonnak köszönhetjük.

Nézzünk akkor néhány hokiütőt. Hokiütőnek nevezik azokat a grafikonokat, amik a múltban hosszú ideig viszonylag stabil, majd a közelmúltban hirtelen emelkedő tendenciát mutatnak. Ilyen az északi félteke hőmérséklete, a föld népessége és a légköri széndioxid koncentrációja. Ezért is egyre elfogadottabb a mai földtörténeti korszakot antropocénnek nevezni. Az ember komoly tényező lett a föld és a földi életközösségek szempontjából. A föld kölcsönhatások és körforgások rendszere, akármiben történik változás, azt a többi tényező meg fogja érezni és a kövek meg fogják őrizni.

Az előadások a Bolyai Kollégiumban vannak minden szerdán 18 órától, kivéve, amikor Élőadás van. Ezen a héten Hettyey Attilát hallgattuk, aki az állati kémiai érzékelésekről beszélt, ebből beszámoló a jövő héten olvasható ugyanitt. Március 4-én Élőadás az ELTE-n, március 11-én pedig Varga Máté Fenntartható fejlődés génmódosítással? című előadását hallgathatja minden érdeklődő a Bolyai Kollégium alagsorában.

Csíkosfejű Nádiposzáta

(2. Képaláírás: Jim Zachos, kezében a mélytengeri fúrómag egy másolatával. a National Geographicban megjelent kép. A mésziszap savasodása okozza a fehér szín eltűnését, mert a mészváz feloldódásával csak a barna agyag marad hátra.)