Na výskume participoval vedúci oddelenia paleobiológie a evolúcie organizmov z Geologického odboru Ústavu vied o Zemi SAV Adam Tomašových.
Rozsiahla vedecká spolupráca umožnila vznik pravdepodobne najväčšieho súboru rádiokarbónových dát z fosílií, aký bol kedy zostavený. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Sedimentárna vrstva obsahujúca morské fosílie sa môže laikovi javiť ako momentka dávneho spoločenstva organizmov, ktoré žili v jednom časovom období. V skutočnosti sa však organizmy, ktoré sa v nej zachovali, vôbec nemuseli stretnúť. Môžu ich deliť stovky či dokonca tisíce rokov.
Pre paleontológov skúmajúcich pradávne ekosystémy je preto dôležité poznať časové rozpätie skúmanej sedimentárnej vrstvy. Situácia sa komplikuje, ak sa v jednej vrstve nachádza viac organizmov z rôznych časových období. V jazyku paleontológov ide o časové premiešanie, ku ktorému dochádza aj činnosťou organizmov žijúcich na morskom dne, ako sú mušle, krevety, morské hviezdice, slimáky, červy a iné živočíchy.
Medzinárodný výskum so slovenskou účasťou
Najnovšie poznatky výskumu s medzinárodnou účasťou, na ktorom participoval aj vedúci oddelenia paleobiológie a evolúcie organizmov z Geologického odboru Ústavu vied o Zemi SAV, v. v. i., Adam Tomašových, ukazujú, že kľúčovým faktorom, ktorý určuje, či sa fosílie z rôznych časových období premiešajú, je rýchlosť, akou sa sedimenty usádzajú na morskom dne.
Do výskumu sa zapojili vedci z celého sveta – z Austrálie, Rakúska, Bahám, Brazílie, Nemecka, Talianska, USA, ako aj zo Slovenska –, ktorí fosílie zbierali a analyzovali počas dvadsiatich rokov. Vďaka tomu, že používali podobné metódy, získané údaje mohli nakoniec zosumarizovať. Výsledky uverejnili v štúdii v časopise PNAS.
Okamih zamrazený v čase
Proces fosilizácie sa začína po uhynutí organizmov, keď ich pozostatky postupne prekrývajú sedimenty. Keď sa stanú súčasťou súboru fosílií a ďalších zachovaných informácií v geologických vrstvách fosílneho záznamu, môže byť datovanie jednotlivých fosílií náročné a nákladné.
„Pred interpretáciou fosílneho súboru musíme poznať časový interval, ktorý reprezentuje. Niektoré súbory skamenelín sú ako ruiny Pompejí – boli rýchlo zasypané a poskytujú tak momentku minulých spoločenstiev zamrazených v čase. Iné sa väčšmi podobajú na praveký cintorín, ktorý sa po stáročia nepretržite používal a na ktorom sa v priebehu času pomaly hromadili ľudské pozostatky z rôznych generácií. Oba typy môžu poskytnúť cenný pohľad do minulosti, ale druhy údajov, ktoré z nich môžeme získať, budú v každom prípade odlišné,“ napísal Daniel Scarponi, docent na Univerzite v Bologni.
Faktory ovplyvňujúce časové premiešavanie
Čo však ovplyvňuje mieru časového premiešania vo vrstve? Zásadné je predovšetkým to, ako dobre sa pozostatky uchovajú. Väčšina organizmov sa totiž rozloží alebo ju skonzumujú zdochlinožravce ešte skôr, ako nastane fosilizácia. Vo fosílnom zázname sa preto najčastejšie uchovávajú pevné schránky a kosti. Aj tie sa však môžu rozložiť, ak nie sú dostatočne rýchlo prekryté sedimentom.
Ďalším faktorom ovplyvňujúcim časové premiešavanie je rýchlosť sedimentácie. V niektorých prostrediach, napríklad v deltách, sa sedimenty hromadia rýchlo, kým inde môže byť ich ukladanie pomalšie. Pri pomalej sedimentácii sa môžu v jednej vrstve nahromadiť pozostatky rôzneho veku. Naopak, rýchle prekrytie pozostatkov obmedzuje časové premiešanie.
Biologická produktivita ovplyvňuje množstvo fosílií, ktoré sa môžu uchovať. Čím viac organizmov v danom prostredí žilo a uhynulo, tým väčšie množstvo ich pozostatkov sa môže dostať do fosílneho záznamu.
Rýchlosť sedimentácie
Výsledky výskumu trvajúceho dvadsať rokov teraz naznačujú, že rozhodujúcim faktorom pre mieru časového premiešania je rýchlosť sedimentácie.
Svoju hypotézu vedci podložili výskumom vyše 7 500 fosílií zozbieraných z morského dna po celom svete v rámci viacerých výskumných projektov. Vek vzoriek stanovili okrem iných pomocou rádiokarbónovej metódy, ale aj ďalších metód. Jednou z nich bolo rádiometrické datovanie. Využíva predvídateľnú rýchlosť, akou sa rádioaktívne atómy rozpadajú na stabilnejšie, nerádioaktívne atómy, a slúži na odhad veku minerálov a fosílií.
Vedci na datovanie použili aj racemizáciu aminokyselín, ktorá je založená na meniacich sa pomeroch medzi rôznymi formami aminokyselín. Podobne ako izotopy uhlíka sa aj tieto pomery v čase menia predvídateľným spôsobom, môžu tak poskytnúť informácie o veku fosílie.
Hlavný faktor určili simulácie
Vedci pomocou simulácií skúmali, ako bioturbácia (premiešavanie a narúšanie sedimentu činnosťou živočíchov), rýchlosť sedimentácie a rozklad fosílií ovplyvňujú premiešanie pozostatkov rôzneho veku. Porovnaním simulácií so skutočnými údajmi z rádiokarbónového datovania zistili, že najväčší vplyv má rýchlosť sedimentácie.
Zistenie môže paleontológom slúžiť na presnejšie určenie, aké časové obdobie fosílny súbor reprezentuje, a na zodpovedanie otázok, na ktoré sa doteraz ťažko hľadali odpovede. Ak sa rovnaký vzťah potvrdí aj v starších morských sedimentoch, mohol by pomôcť pri interpretácii oveľa starších fosílií, starších ako 55 000 rokov za hranicou spoľahlivého rádiokarbónového datovania.
Pravdepodobne najväčší súbor rádiokarbónových dát z fosílií
Rozsiahla vedecká spolupráca umožnila vznik pravdepodobne najväčšieho súboru rádiokarbónových dát z fosílií, aký bol kedy zostavený. Okrem pôvodnej otázky časového premiešania môže tento rozsiahly súbor údajov podporiť výskum, ktorý by bol bez neho ťažko realizovateľný.
„Tento súbor údajov je neuveriteľne výkonný. Momentálne pracujeme na viacerých nadväzujúcich projektoch, ktoré skúmajú rôzne aspekty časového premiešania a súvisiacich procesov. Dá sa použiť na zodpovedanie mnohých otázok, ale, samozrejme, začali sme tou najdôležitejšou,“ uviedol pre stránku SciTechDaily spoluautor štúdie Michal Kowalewski z Floridského prírodovedného múzea.
Zdroj: SciTechDaily
(zh)
