לווייתנים לא תמיד היו יצורים כה מסיביים. לפני מיליוני שנים, הם היו קטנים בהרבה. אז מה גרם להם להתפתח לבעלי החיים הגדולים ביותר על פני כדור הארץ? צוות חוקרים רב-תחומי שהשתמשו במודלים של מערכות כדור הארץ כדי לחקור שאלה זו. המחקר הובל על ידי פרופ' ברברה קארפה, מהמחלקה למדעי הגאולוגיה באוניברסיטת אריזונה, לאחר גילוי מאובני לווייתנים יוצאי דופן בסרו בלנה (Cerro Ballena) – "גבעת הלווייתנים" בספרדית – הממוקם במדבר אטקמה שבצ'ילה. זהו אחד האתרים החשובים ובעל הריכוז הגבוה בעולם למאובנים של יונקים ימיים מתקופת המיוקן (לפני כ-6 עד 9 מיליון שנים).
איננו יכולים להתנסות ישירות בעברו של כדור הארץ, ולכן מחקר מסוג זה, שממצאיו פורסמו בכתב העת Nature Communications Earth and Environment, דורש שילוב של ראיות גאולוגיות עם מודלים של מערכת כדור הארץ כדי לבחון הסברים אפשריים למה שקרה לפני שנים כה רבות, כמו למשל תקופת המיוקן המאוחרת (לפני כ-11.6 מיליון עד 5.3 מיליון שנים) שהתאפיינה בפעילות געשית תדירה בדרום אמריקה. "ישנן עדויות לפעילות געשית רבה באלטיפלאנו (Altiplano) – הרמה הגבוהה ביותר בהרי האנדים, המשתרעת על פני בוליביה, פרו, צ'ילה וארגנטינה – עוד במיוקן", הסביר ד"ר פדרו דינאציו, ממכון המחקר ATLAS באוניברסיטת קולורדו בעיר בולדר שבקולורדו, שנמנה עם צוות המחקר. "בהתבסס על שכבות המשקעים שנותרו לאחר ההתפרצויות הגעשיות, נראה כי אוכלוסיית הלווייתנים הושפעה רבות באותה תקופה".
מדענים היו מודעים גם להתקררותו המהירה של כדור הארץ (בקנה מידה גאולוגי) במהלך המיוקן המאוחר. על כן, חברי צוות המחקר תהו כיצד יוכלו לחבר את כל הראיות הללו לנרטיב גדול יותר המבוסס על נתונים. ד"ר דינאציו, שבילה עשרות שנים בשימוש במודלים של מערכות כדור הארץ שפותחו במרכז הלאומי לחקר אטמוספרי בקולורדו כדי לחקור אקלים בעבר ובעתיד, זיהה כי כלים אלה יכולים לסייע במענה על השאלה האם געשיות עתיקה עיצבה מחדש את המערכות האקולוגיות של האוקיינוס והשפיעה על האקלים. "הרעיון המרכזי במודלים אלה הוא שהם מייצגים את כדור הארץ כמערכת גלובלית מחוברת – רכיבים שונים של כדור הארץ וכיצד הם מקיימים אינטראקציה. זה נותן לנו דרך לבחון שאלות מדעיות שאפתניות, שאחרת לא ניתן היה להשיב עליהן", הסביר ד"ר דינאציו.
6 צפייה בגלריה
עצמות לווייתנים שהתגלו בסרו בלנה שבצ'ילה
(צילום: Pyenson et al. (2014), Proceedings of the Royal Society B/Wikipedia)
משמעות הדבר הייתה התמקדות בשרשראות מזון אוקייניות, כך שלווייתנים יגדלו ויתעצמו בגודלם רק אם יהיה להם שפע של מזון לאורך תקופות זמן ארוכות. "מודלים אלה פותחו במשך עשרות שנים על ידי דורות של מדענים כדי לייצג את כדור הארץ כמערכת מחוברת – אטמוספרה, אוקיינוס, מערכות אקולוגיות ומחזור הפחמן", אמר ד"ר דינאציו. "זה מאפשר לנו לבחון את האופן שבו שינויים בחלק אחד של מערכת כדור הארץ יכולים להשפיע על שאר המערכת".
6 צפייה בגלריה
לווייתן נדיר בצבע לבן, ממין אובלנה דרומית, מגיח בארגנטינה
(צילום: Foto 4440/Shutterstock)
כיוון המחשבה הזה העלה שאלה קריטית: אם הרי געש באנדים ישחררו חומרים מזינים לאטמוספרה, לאן הם יגיעו, וכיצד יגיבו המערכות האקולוגיות האוקייניות? לשם כך ניתחו מחברי המחקר את התנועה האטמוספרית של האפר מהתפרצויות געשיות בהרי האנדים, עד לשקיעתו באוקיינוס הדרומי. אפר זה מכיל סיליקה, חומר מזין חיוני עבור דיאטומים (אצות מיקרוסקופיות המהוות את הבסיס לכל רשת המזון האוקיינית). "הסימולציות שלנו הראו שנקודה אחת בהרי האנדים יכולה להשפיע על כל האוקיינוס הדרומי", אמר ד"ר דינאציו. "תוצאות המידול שלנו מראות שהרי הגעש יכולים למעשה לעצב אותו מחדש למערכת אקולוגית פרודוקטיבית ביותר".
לאחר מכן, הצוות בדק האם לתהליך זה יכולה להיות השפעה ארוכת טווח על מחזור הפחמן. ככל שפרודוקטיביות האוקיינוסים עלתה, המודלים הראו שחלק מהפחמן האורגני החדש שנוצר הועבר אל עומק האוקיינוס, שם אחסון לטווח ארוך יכול לתרום לא רק לקירור האקלים, אלא גם ליצור תנאים אקולוגיים נוחים ליונקים ימיים גדולים יותר. "עבודה זו משפרת את הבנתנו כיצד תהליכים טבעיים יכולים לווסת את אקלים כדור הארץ, דבר הרלוונטי ישירות לצפי שינויי אקלים עתידיים והשפעותיהם על החברה", אמר ד"ר מארק קלמנץ, מהמחלקה לגאולוגיה וגאופיזיקה באוניברסיטת ויומינג ושותף לכתיבת המחקר. "על ידי זיהוי קשרים בין געשיות, תפוקת האוקיינוס ופליטת פחמן דו-חמצני, היא מספקת תובנות לגבי מנגנונים שיכולים להשפיע על האקלים העולמי לאורך זמן".
