Ордовик является критическим переходным периодом для коэволюции жизни и окружающей среды, поскольку он стал свидетелем постепенного повышения атмосферного O2 и векового снижения CO2, а также расцвета морской фауны и колонизации ранних наземных растений.

Быстрое увеличение разнообразия и сложности экосистемы было определено как "Великое событие биологического разнообразия Ордовика" (GOBE). Однако после пика ГОБЕ произошел поворотный момент.

Недавно совместная исследовательская группа во главе с доктором Чжан Цзюньпэном и проф. Чжан Юаньдун из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук (NIGPAS), профессор. Тимоти У. Лайонс из Калифорнийского университета (Риверсайд) и проф. Томас Дж. Алгео из Университета Цинциннати предположил, что значительное расширение кислородного голодания морского дна во время похолодания климата объясняет такие глубокие биотические изменения.

Результаты были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters 12 октября.

Исследователи исследовали две последовательности с преобладанием сланцев среднего ордовика из внутришельфового бассейна (разрез Чжэньцзинь) и склона (ядро Анье-1) моря Янцзы в Южном Китае, с новой комбинацией видообразования железа, микроэлементов, объемного δ15N и пирита δ34S. И впервые профиль δ98Mo был получен для черных сланцев среднего ордовика в Южном Китае.

Ядро Anye-1 дало отрицательный сдвиг δ15Nbulk вверх и низкие значения ~ 1-2‰ (то же самое для разреза Чжэньцзинь) на границе Дарривилиана и Сандби, что подразумевает постепенное доминирование микробной N-фиксации в океанах. Это заключалось в умеренно-высокой первичной продуктивности и дизоксически-бескислородных условиях донных вод. В то время как прокси железа и δ34S показали прогрессивную эволюцию окислительно-восстановительных условий придонной воды от кислородных, железистых до эвксиновых на склоне моря Янцзы. Аналогичным образом, совместное изменение обогащенных Mo и U указывало на преимущественно эвксинские донные воды для позднего дарривилийского и раннего сандбийского периодов.

Более того, умеренное содержание Mo/TOC (~18 частей на миллион/%) указывает на полуограниченные условия водной массы для моря Янцзы. Таким образом, если эвксинские отложения сланца Нингкуо отражают глобальный состав морской воды, реконструированное моделированием δ98MoSW составило ~ 0,8-1,1‰, что близко к предыдущим оценкам для морской воды ордовика (1,1-1,3 ‰) и предполагает, что океаны были менее насыщены кислородом, по крайней мере, для середины позднего ордовика, чем предполагалось ранее.

Примечательно, что аналогичные черные сланцы, широко распространенные на других континентах, включают формацию Саерган в Тариме, формацию Вулалике в Северном Китае, группу Роудривер в Северо-Западной Лаврентии и квасцовые сланцы в Балтике. Эти сланцы образовались в континентальных бассейнах низких широт, которые легко подвергались влиянию апвеллинга. Во время похолодания климата глубоководные и холодные течения в высоких широтах усилились бы и принесли бы больше питательных веществ на шельфы низких широт через апвеллинг. При таком сценарии более эффективный круговорот питательных веществ стимулировал бы первичное производство на поверхности океана и экспортировал бы массивный органический углерод вниз, на морское дно, где органическое вещество разлагалось бы, в основном потребляя растворенный кислород, и, таким образом, вызывало бы аноксию придонной воды.

В соответствии с этими изменениями окружающей среды биоразнообразие приводит к сокращению видов примерно на 50%. Хотя время пика ГОБЕ на нескольких континентах разное, считается, что переворот произошел до позднего Дарривилиана.

Таким образом, климатическое похолодание и одновременное расширение бескислородия морского дна могут быть предложены в качестве фундаментального триггера биотического кризиса, который предоставляет важные доказательства биотического переворота после пика ГОБЕ и ценные последствия для связи между эпохами ледников и биотическими вымираниями в истории Земли.