שיאים חוזרים של זרחן ימי במהלך הכחדות המוניות גדולות בפלאוזואיקון ושינויי אקלים

ים קדומים וסוד הים המת

הרבה לפני הדינוזאורים, אוקיינוס כדור הארץ חווה מיתות המוניות שמצוּרוּ רוב המינים הימיים. מדענים חשדו כבר זמן רב שגלי הזנה פתאומיים של הזרחן סייעו להניע משברים אלה, אך נעדרה להם דרך ישירה לבדוק מה באמת קרה במי הים. המחקר הזה מפתח ומיישם "קפסולת זמן" כימית בסלעים עתיקים, וחושף שיאי זרחן קצרים אך עוצמתיים שהתיישרו עם שתי ההכחדות המוניות המוקדמות ושינויים מהירים באקלים.

רמזים החבויים בבוץ ואבן של אוקיינוסים קדומים

החוקרים התרכזו בשתי הכחדות המוניות בתקופת הפלאוזואיקון המוקדם: אירוע סוף האורדוביס לפני כ‑445 מיליון שנים ואירוע סוף הדבון לפני כ‑372 מיליון שנים. כל אחד מהם השמיד כ‑80 אחוזים מהמגוון הימי וקושר לקירור עולמי משמעותי ולשינויים בחמצון האוקיינוס. כדי לחקור את סיפור המזון, הצוות מדד כמויות זעירות של זרחן הכלואות במינרלים פחרתיים, אות שנקרא זרחן מקושר לפח carbonate-associated phosphate (CAP). מכיוון שזרחן במי הים נכנס לפחורות בצמיחה ביחס לריכוזו, ה‑CAP משמש כתצלום כימי של רמות המזון בזמן היווצרות כל שכבת סלע.

גלי מזון קצרים שחצו את הגלובוס

הצוות דגם שבעה מקטעי סלע פזורים על פני היבשות הקדומות, כולל אתרים בקנדה, אסטוניה, סין הדרומית, מערב אוסטרליה ונבדה. למרות הבדלים בסוג הסלע ובתנאים מקומיים, רשומות ה‑CAP הראו את אותו דפוס: רמות רקע צנועות של זרחן המופרעות על ידי שיאים חדים וקצרים. במהלך אירוע סוף האורדוביס הופיע שיא זרחן ברור בדיוק כשהחלה מכת ההכחדה השנייה והחמורה יותר. במהלך אירוע סוף הדבון, שני שיאי זרחן הקיפו את תקופת ההכחדה העיקרית. העקביות של השיאים הללו במקומות מרוחקים מרמזת שהם משקפים שינויים באוקיינוס העולמי ולא תכונות מקומיות של משקע או שינוי מאוחר.

קישור בין מזון, אובדן חמצן וקירור עולמי

כדי להבין מה משמעותם של גלֵי הזרחן הללו למערכות כדור הארץ, המדענים הזינו אותם למודל מחשב המדמה כיצד מזון, פחמן, חמצן ואקלים מתקשרים על פני מיליוני שנים. במודל, כניסת עוד זרחן לאוקיינוס ממריצה צמיחה אצה עזה. כאשר החומר האורגני זה שוקע ומתפרק, הוא צורך חמצן ומרחיב אזורי חוסר חמצן במקטעי קרקעית הים. במקביל, חומר אורגני רב יותר נקבר במשקעים, מה שמנע פחמן והוריד בהדרגה את ריכוז הפחמן הדו‑חמצני באטמוספרה. התוצאות הן אנוקסיה נרחבת יותר באוקיינוסים וקירור עולמי של סדר גודל של כמה דרגות, בהתאמה לעדויות בלתי תלויות מאיזוטופים של אורניום וחמצן ומשכבות שחורות עשירות בחומר אורגני ברשומת הסלעים.

מכות מוות שונות באוקיינוסים קדומים שונים

התזמון של דפיקות הזרחן מספק תמונה מפורטת יותר של אופן התרחשות המשברים. בסוף האורדוביס, מכת ההכחדה הראשונה התרחשה בעוד רמות הזרחן היו עדיין נמוכות, מה שמצביע על קירור גליאלי וירידת מפלס הים כגורמים הממיתים העיקריים בהתחלה. השיא הגדול של הזרחן הגיע מאוחר יותר ותואם סימנים לאובדן חמצן חמור יותר ולמכת ההכחדה השנייה, כאשר גם בעלי החיים הקרקעיים וגם היצורים במימי הפתוח נתקלו במכה קשה. בסוף הדבון, לעומת זאת, רמות הזרחן העולות ואזורי חוסר החמצן המתפשטים כבר היו בתנועה במהלך המשבר הראשון בריף ושיאו הגיע ממש לפני ההכחדה העיקרית של בוני הריפים, בעלי השריון ודגים שחיים במים הפתוחים. שיא זרחן שני הגיע לאחר מכן, וככל הנראה האריך את התנאים הקשים ועיכב את ההתאוששות האקולוגית אפילו ללא פסגה חדשה של הכחדה.

מדוע הסיפור הקדום הזה חשוב היום

בסך הכל, המחקר מספק את ההוכחה העולמית והכמותית הראשונה לכך שגלי זרחן קצרים דחפו שוב ושוב את האוקיינוסים הקדומים לאובדן חמצן, לקירור אקלימי ולהתמוטטות אקולוגית. התוצאות מראות שמזונות פעלו כמגברים רבי־עוצמה ולא כמתגים פשוטים של הדלקה/כיבוי, לפעמים יחד עם קירור ושינוי מפלס הים ולפעמים קובעים את קצב ההתאוששות. על ידי הבהרת הרגישות של החיים הימיים לזעזועים תזונתיים יחסית קצרים־ימדית, הפרקים העתיקים האלה מספקים מקבילה מהרהרת לאזורי המוות החופיים המודרניים ולטעינת המזונות המתוּוכת על־ידי האדם בימים של היום.

ציטוט: Dodd, M.S., Li, C., Zhang, Z. et al. Recurring marine phosphorus spikes during major palaeozoic mass extinctions and climate change. Nat Commun 17, 4481 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70701-y

מילות מפתח: מחזור הזרחן, אנוקסיה באוקיינוס, הכחדה המונית, פלאו-אושנוגרפיה, קירור עולמי