Jorden var en mycket annorlunda plats för 400 miljoner år sedan, under den så kallade devoniska perioden. Afrika, Antarktis, Sydamerika, Indien, Australien, Madagaskar, delar av Asien och till och med Florida ingick i den stora superkontinenten Gondwana. Den upptog ett stort område söder om ekvatorn.
Stora delar av sydligaste Gondwana (inklusive det som vi idag känner till som Sydafrika, Antarktis, Falklandsöarna och delar av Sydamerika) låg över sydpolen under hela denna period.
Då vi observerar de typer av stenar, mineraler och sediment som bildas i olika klimat i dag kan vi använda denna information för att få en bild av hur klimatet såg ut under devonperioden. På samma sätt kan vi använda fossil från devonperioden för att räkna ut klimat utifrån de miljöer och klimat som dessa organismer finns i idag.
De är också viktiga för att härleda förändringar av havsnivån genom tiderna – och hur både klimatet och havsnivån påverkade marina varelser under devontiden.
Vad som är intressant är att det inte finns några bevis för omfattande istäcken på sydpolen under devontiden, som vi i dag har som täcker Antarktis. Naturligtvis finns det polarisar i regionen i dag. Detta tyder på att klimatbältena var annorlunda fördelade då, och att de har förskjutits genom tiderna.
Under devonperioden samlades vissa djurgrupper kring ekvatorn. Andra återfanns i mer tempererade områden. En grupp som kallas den malvinokaffriska faunan fanns runt sydpolen. Den malvinokaffriska faunan var en grupp marina ryggradslösa djur som endast fanns i det vi känner till som Sydafrika, Antarktis, Falklandsöarna och delar av Sydamerika.
Vi vet inte mycket om deras ekologi, varifrån de kom eller varför de försvann, inte heller om de miljöer de levde i kring det som då var Sydpolen och som idag är Sydafrika. Det är där min forskning kommer in i bilden.
Mina resultat, som bygger på studier av vissa bergarter och deras sediment samt rester av biologisk aktivitet som kallas spårfossil, tyder på att den malvinokaffriska faunan i den devoniska sydpolen utplånades på grund av sjunkande havsnivåer.
Vi vet ännu inte vad som orsakade den sjunkande havsnivån. Men min forskning ger bevis för en tidigare oregistrerad stor utdöende händelse under devon, en period som upplevde flera sådana händelser.
Utplånad
Sydafrika har kanske ett av de bäst bevarade och mest kompletta registren över Gondwana under devon på polära latituder. Denna dokumentation finns bevarad i bergarterna i de översta grupperna av Taffelberget, Bokkeveld och den nedre Witteberggruppen inom Kapbergen längs landets södra marginal.
Jag studerar och tolkar både paleontologi och sedimentologi i dessa bergarter. Jag letar också efter eventuella spårfossil som spårvägar och hålor i bergarterna. Spårfossil visar på en biologisk organisms aktivitet, som är direkt kopplad till dess ekologi och miljö.
Genom att undersöka sedimentära bergarter, fossil och spårfossil har jag kunnat skapa mig en bild av den malvinokaffriska faunans liv och tid i Sydafrika. Därifrån kan jag dra slutsatser om miljöförändringar var plötsliga och snabba eller långvariga och gradvisa och hur de påverkade den malvinokaffriska faunan.
Jag har funnit att eftersom denna grupp djur levde i vissa miljöer var de mycket känsliga för perioder med alltför stora sjunkande havsnivåer, i synnerhet havsnivåsänkningar som var större än 10 meter.
Tillfälligt nog är försvinnandet av den malvinokaffriska faunan i Sydafrika gradvis och sker med en gradvis trend av sjunkande havsnivå som observeras i bergarterna i den övre Bokkeveldgruppen. Bevis från de få fossil och spårfossil som finns efter denna händelse tyder på att den malvinokaffriska faunans försvinnande resulterade i en total kollaps av de marina ekosystemen runt Sydpolen.
Även om olika invandrade organismer från andra håll flyttade in under en efterföljande höjning av havsnivån, kunde de aldrig riktigt nå upp till mångfalden hos den malvinokaffriska faunan eller bilda stabila ekosystem. Livet runt Sydpolen tycks ha återhämtat sig riktigt i Sydafrika först i sen devon, för 370-360 miljoner år sedan.
Det jag har hittat tyder på att många grunda marina miljöer – stränder, strandbrinkar, deltor, barriäröar, laguner och flodmynningar – var utspridda längs Sydafrikas kustlinje under hela devon.
I början var havsnivåerna låga. Sedan steg de för cirka 400 miljoner år sedan, för att sedan gradvis sjunka cirka 10-15 miljoner år senare. Det var under denna period av stigande havsnivåer som den malvinokaffriska faunan gjorde sitt intåg i Sydafrika och återfinns i bergarterna i den övre Taffelbergsgruppen och den nedre Bokkeveldgruppen.
Min forskning visar att dessa djur levde och frodades i djupare vattenförhållanden, företrädesvis i de djupaste delarna av kusten och i offshore-miljöer där de bildade specifika ekosystem.
Nu vet vi att den sjunkande havsnivån troligen fick faunan att försvinna. Jakten är nu igång för att hitta vad som orsakade att havsnivån sjönk.
Spårning av utdöendet
Det finns flera möjliga svar, som jag utforskar i ny, pågående forskning.
Till exempel kan lokala tektoniska händelser ha fått havet att ändra sin konfiguration och havsnivån att sjunka. Eller så kanske en global händelse som klimatförändringar orsakade att havsnivån sjönk.
Devon är trots allt en tid som är märkt av utdöende händelser som verkar vara på en global skala och som i slutändan är kopplade till förändringar i klimatet.
Just nu har jag inte svaren. Men jag utforskar sätt att exakt datera dessa stenar och ser om de korrelerar med kända lokala eller globala händelser, och tar fram lösningarna därifrån. Förhoppningsvis vet vi snart mer om den händelse som utplånade den malvinokaffriska faunan.