Теперь у ученых может быть по крайней мере еще один кусочек головоломки. Согласно новому исследованию, опубликованному сегодня в журнале Earth and Planetary Science Letters, геологическое образование одной конкретной части архипелага — части, ответственной за огромное биоразнообразие — сформировалось примерно 1,6 миллиона лет назад.Ведущим автором исследования является сотрудник CIRES Крис Карнаускас, который, можно сказать, любит эти острова.
Он тщательно изучил их, написав шесть рецензируемых научных работ с «Галапагосскими островами» в названии. Но, в частности, его не покидал один вопрос: когда Галапагосы стали Галапагосами?«Я поспрашивал и не мог получить однозначного ответа», — говорит Карнаускас, который также является доцентом кафедры атмосферных и океанических наук Университета Колорадо в Боулдере. «Мои друзья-геологи сказали, что где-то от полумиллиона до двадцати миллионов лет назад, в зависимости от того, о каком объекте мы говорим».
Возраст одного острова или даже всей цепи — не совсем то, что искал Карнаускас. «На самом деле меня не интересовало, когда самый первый остров прорвался на поверхность, а когда развивалась эта экосистема», — говорит он. Он хотел указать на геологическое событие или момент, который превратил Галапагосы из просто очередного набора обычных океанических островов в одно из самых биологически разнообразных мест в мире. «Это не обычный способ задавать вопросы в геологии, и при этом он не поддается обычному набору инструментов».Начнем с основ. Галапагосские острова расположены на тектонической плите Наска у побережья Южной Америки.
Плита медленно движется с запада на восток (около 4 см каждый год) и оказывается в горячей точке — точке, в которой магма из ядра Земли проходит через кору, образуя вулканические острова. Самому старому из Галапагосских островов, ныне разрушенному и больше не находящемуся над водой, миллионы лет; самый молодой остров, расположенный дальше на запад, в настоящее время находится на вершине горячей точки.
Карнаускас и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что критическое событие, вызвавшее биологический взрыв на Галапагосских островах, произошло, когда Экваториальное подводное течение (EUC) начало сталкиваться с архипелагом. EUC — это ток, который из-за законов физики — формы Земли и того, как она вращается — практически прилипает к экватору.
Но что происходит, когда что-то мешает?«Именно это произошло с Галапагосскими островами», — говорит Карнаускас. В какой-то момент достаточно большой остров (или, возможно, их скопление) поднялся достаточно высоко от морского дна, чтобы перекрыть течение. Сегодня эту роль выполняет остров Изабела. "Это чистая географическая случайность, что Исла-Исабела такая большая и стоит прямо на экваторе, прямо там, где EUC пытается пройти.
Этого достаточно, чтобы поднять холодную, богатую питательными веществами воду на поверхность, где она может послужить топливом для морских судов. Мы можем легко увидеть это сегодня из космоса; вода очень холодная и продуктивная к западу от Галапагосских островов, вдоль берегов Исабелы. Неудивительно, что вы найдете там всех пингвинов, прыгающих в воде ".Чтобы выяснить, когда именно Галапагосские острова заблокировали EUC, потребовалась помощь некоторых палеоокеанографов.
Карнаускас и его коллеги использовали ранее собранные данные из кернов отложений — глубоких образцов морского дна — которые были извлечены из мест отбора проб около Галапагосских островов и в Южной Америке. Файлы данных, которые хранятся в Национальных центрах экологической информации NOAA в Боулдере, содержат информацию об изменениях температуры поверхности моря за миллионы лет.И вот, примерно 1,6 миллиона лет назад они заметили сдвиги в химическом составе ископаемых клопов в отложениях, свидетельствующие о значительном изменении этих температур. Холодная вода, которая когда-то поднималась у берегов Южной Америки, вместо этого внезапно поднялась вдоль западных берегов Галапагосских островов.
Карнаускасу и соавторам это показалось знакомым; они знали из своих собственных модельных экспериментов, проведенных за последнее десятилетие, что это был отпечаток Галапагосских островов, блокирующих EUC. Соавтор Эрик Миттельштадт, доцент геологических наук Университета Айдахо, затем разработал новую компьютерную модель геологической эволюции архипелага; Объединив эту модель с моделью циркуляции океана Карнаускаса, команда смогла независимо подтвердить время.В тот момент (с точки зрения геологии, конечно) экосистема Галапагосских островов была навсегда изменена. Поскольку EUC больше не мог двигаться прямо к материку, некоторые из них устремились вверх, унося с собой эти холодные, богатые питательными веществами воды на поверхность и создавая условия, в которых рыбы, растения и пингвины, которые теперь называют цепью островов дом мог процветать.
«Обычно мы используем известные геологические ограничения, чтобы объяснить прошлые изменения в окружающей среде, такие как циркуляция океана», — говорит Карнаускас. «В этом случае мы перевернули проблему с ног на голову, объединили модели, которые обычно не объединяются, и обнаружили новое ограничение, позволяющее собрать воедино более широкую картину эволюции островов и их развития с течением времени. Это вносит уникальный вклад точки данных не только для геологии, но также для экологии и биогеографии — где и когда распространяется жизнь ».