Jedno z największych wymierań organizmów morskich w historii Ziemi od dawna pozostawało zagadką. Teraz naukowcy znaleźli bezpośredni dowód wskazujący, że przyczyną było gwałtowne zakwaszenie oceanów wywołane gigantycznymi erupcjami wulkanicznymi. Ślad katastrofy zachował się w wapiennych skorupkach organizmów nie większych od ziarenka piasku

Około 113 milionów lat temu oceany przeszły jeden z najpoważniejszych kryzysów w swojej historii. Z powierzchni mórz zniknęła ogromna część otwornic planktonicznych – mikroskopijnych organizmów budujących wapienne skorupki. Było to drugie największe wymieranie tej grupy w dziejach, ustępujące jedynie katastrofie po uderzeniu planetoidy, która zakończyła erę dinozaurów.

Od dawna podejrzewano, że przyczyną mogło być zakwaszenie oceanów. Brakowało jednak bezpośredniego dowodu. Teraz zespół badaczy z Northwestern University twierdzi, że udało się go znaleźć dzięki analizie składu chemicznego mikroskopijnych skamieniałości zachowanych w osadach dna oceanicznego. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science.

Kluczową rolę odegrały izotopy wapnia zapisane w wapiennych skorupkach otwornic. To one pozwoliły odtworzyć warunki panujące w oceanach w czasie wymierania.

Chemiczny zapis katastrofy

Otwornice planktoniczne należą do najważniejszych organizmów uczestniczących w obiegu węgla na Ziemi. Budując skorupki z węglanu wapnia, wiążą część dwutlenku węgla, który po ich śmierci trafia wraz z osadami na dno oceanów. „Działają jak fundamentalny stabilizator obiegu węgla. Gdyby ten magazyn węgla przestał istnieć, cały cykl węglowy zmieniłby się w sposób trudny do wyobrażenia” – mówi Jonathan Chen z Northwestern University, główny autor badania.

Badacze przebadali setki skamieniałości pochodzących z osadów wydobytych przed laty z płaskowyżu Falklandzkiego na południowym Atlantyku. Każda miała wielkość pojedynczego ziarenka piasku, dlatego ich oddzielenie od osadu wymagało ręcznej pracy pod mikroskopem. Następnie naukowcy zmierzyli proporcje izotopów wapnia zachowanych w skorupkach.

W normalnych warunkach otwornice szybko budują wapienne skorupki, pozostawiając charakterystyczny sygnał izotopowy. Gdy woda staje się bardziej kwaśna, proces ten wyraźnie zwalnia, a proporcje izotopów ulegają zmianie.

Ślad pozostawiony przez wulkany

Analiza wykazała gwałtowną zmianę proporcji izotopów wapnia dokładnie w czasie wymierania. Jednocześnie zapis kopalny pokazuje, że otwornice stawały się coraz mniejsze, ich skorupki cieńsze, a liczebność gwałtownie malała.

„Wiedzieliśmy już wcześniej, że plankton powierzchniowy stawał się mniejszy i budował cieńsze skorupki, co sugerowało silny stres środowiskowy. Nie wiedzieliśmy jednak, że odpowiadało za to zakwaszenie oceanów. Pomiar izotopów wapnia dostarczył brakującego dowodu”– mówi Chen. „To był decydujący ślad łączący zakwaszenie oceanów z zaburzeniami tworzenia skorupek, które ostatecznie doprowadziły do wymierania”.

Źródłem zmian były gigantyczne erupcje wulkaniczne na płaskowyżu Kerguelena na Oceanie Indyjskim. Wulkany uwolniły do atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla, który następnie został pochłonięty przez oceany. Obniżyło to pH wód powierzchniowych i zmniejszyło dostępność jonów węglanowych niezbędnych do budowy wapiennych skorupek.

Co ciekawe, skutki katastrofy znacznie silniej dotknęły organizmy żyjące przy powierzchni niż gatunki zamieszkujące dno oceanów. „Dwutlenek węgla najpierw trafił do atmosfery, a dopiero później rozpuścił się w powierzchniowych wodach oceanu. To właśnie tam doszło do zakwaszenia. Organizmy żyjące przy powierzchni przestały skutecznie budować wapienne skorupki. Zmiany dotarły do głębszych warstw znacznie później i były tam wyraźnie słabsze” – wyjaśnia Chen.

Lekcja z odległej przeszłości

To piąte badanie zespołu z Northwestern University wskazujące, że wielkie erupcje wulkaniczne mogły prowadzić do zakwaszenia oceanów i masowych wymierań. Tym razem naukowcom udało się jednak prześledzić cały łańcuch zdarzeń – od zmian zapisanych w pojedynczych skorupkach po sygnał widoczny w osadach geologicznych.

„Widzimy bardzo spójny obraz. To pierwsze badanie pokazujące tak wyraźną zgodność między sygnałem chemicznym zachowanym w pojedynczych skorupkach a zapisem w całych osadach. To praktycznie zamyka dyskusję, czy obserwujemy rzeczywisty zapis dawnego wydarzenia” – mówi prof. Brad Sageman, współautor badania.

Naukowcy podkreślają, że wydarzenia sprzed 113 milionów lat są ważne również z perspektywy współczesności. Dzisiejsze oceany także pochłaniają coraz większe ilości dwutlenku węgla emitowanego przez człowieka, a ich pH stopniowo spada. „Wiemy, że zakwaszenie oceanów już dziś postępuje wskutek wzrostu stężenia dwutlenku węgla pochodzącego z działalności człowieka. Badanie dawnych katastrof pozwala lepiej ocenić skalę zmian, które mogą nastąpić w przyszłości” – podsumowuje Sageman.

Źródła:

Northwestern University. Tiny fossils crack a Cretaceous cold case: Ancient ocean acidification triggered one of the ocean’s most severe extinctions. EurekAlert!, 30 lipca 2026. https://www.eurekalert.org/news-releases/1137720

Chen J., Jacobson A.D., Sageman B.B. i in. Calcium isotopes link ocean acidification to Aptian/Albian foraminiferal extinctions. Science (2026). DOI: 10.1126/science.aed9359.