Một phần của Amazon đã từng là biển?

Bài viết gốc: A sea in the Amazon - tác giả: Amy McDermott, đăng ngày 9/3/2021

Ngày nay, có một loại cây bụi nhiệt đới có tên Chrysobalanus icaco đã và đang đâm chồi nảy lộc qua những bãi biển đầy cát trắng của Brazil. Những chiếc lá hình bầu dục màu da và vỏ cây màu bạc cứng của cây mang lại cho nó vẻ ngoài khác biệt của một loài cây ngập mặn, thích nghi bền bỉ với cuộc sống ở vùng nước lợ. Tuy nhiên, kỳ lạ thay, loài Chrysobalanus icaco cũng xuất hiện ở hơn một ngàn dặm trong đất liền, trong các khu rừng phía tây Amazon. Nhà cổ sinh vật học đến từ Đại học Amsterdam, Hà Lan - bà Carina Hoorn cho biết:

Sự xuất hiện của cây bụi trong đất liền với một cụm thực vật ngập mặn, được ghi nhận trong một báo cáo khảo cổ năm 2019, là một trong những bằng chứng mới nhất ám chỉ rằng biển Caribbean đã tràn vào phía tây Amazon trong Kỷ Miocene, khoảng từ 10 đến 20 triệu năm về trước. [1] Nếu đó là những gì đã thực sự xảy ra, khu vực này có thể ngập trong nước mặn nông suốt hàng trăm nghìn năm sau trận lụt. Loài Chrysobalanus icaco và các loài thực vật khác có thể đã lan vào nội địa Brazil bằng cách phân tán dọc theo các bãi biển của vùng biển này, trước khi nước rút đi và diễn thế sinh thái rừng diễn ra. [2]

Quang cảnh phổ biến về phía tây Amazon trong Kỷ Miocene là một trong những vùng đất ngập nước khổng lồ, có diện tích gấp đôi Texas, có rừng nhiệt đới và rải rác với các hồ cùng sông nhánh. Liệu vùng đất ngập nước này có bao giờ bị ngập bởi nước biển hay không vẫn còn là vấn đề tranh luận giữa các nhà địa chất, cổ sinh vật học, sinh thái học, địa lý sinh học và các nhà nghiên cứu phấn hoa (còn được gọi là các nhà cổ sinh học). Tất cả họ đều cùng chung mong muốn tìm câu trả lời cho câu hỏi: "Làm thế nào mà Amazon lại trở nên phong phú về loài như vậy?" Hoorn nói rằng câu hỏi ấy là "động cơ bao trùm và mang tất cả chúng tôi lại với nhau."

Một số nghiên cứu gần đây củng cố giả thuyết biển Caribbean đã từng tràn vào sâu trong đất liền. Ví dụ, một phân tích năm 2017 về lõi đá từ Colombia và Brazil cho thấy những thay đổi trong trầm tích cũng như phát hiện một chiếc răng cá mập hóa thạch cùng một con tôm bọ ngựa, điều này phù hợp với hai thời kỳ lũ lụt riêng biệt ở Caribbean trong 20 triệu năm qua. [3] Nếu một vùng biển nội địa hình thành phía tây Amazon, sự thay đổi cảnh quan thiên nhiên sẽ tạo nên các mô hình phân tán và cuối cùng là đa dạng hóa. Các bằng chứng khác bao gồm sự xuất hiện của cá heo sông Amazon, cá mập, cá đuối gai độc và lợn biển đều cho thấy khu vực này đã từng bị ngập bởi nước mặn. [4]

Một loạt các mô hình địa vật lý mới cung cấp vài lời giải thích cho việc lũ lụt có thể xảy ra như thế nào, cho thấy sự kết hợp của mực nước biển toàn cầu dâng, sự nâng lên của dãy núi Andes và những thay đổi trong kiến tạo mảng và động lực lớp phủ. Tất cả những yếu tố này sẽ phối hợp hoạt động để kéo lớp vỏ Trái Đất xuống và hình thành một vùng trũng ngập nước trong lục địa. Để tìm hiểu xem điều này có thực sự xảy ra hay không, các nhà địa chất học sẽ bắt đầu dự án lấy mẫu lớn nhất cho đến nay, có thể là vào hè này (tức hè 2021), khoan lõi từ ba địa điểm lớn của Brazil để tìm kiếm bằng chứng xác thực.

Không ai thực sự biết quang cảnh sẽ như thế nào, khi đứng trên một đỉnh của dãy núi Andes khoảng 20 triệu năm trước. Từ một đỉnh núi ở Peru ngày nay, khi nhìn về phía bắc và phía đông, một số nhà nghiên cứu tưởng tượng rằng họ đã nhìn thấy một đại dương nội địa lấp lánh, "nơi bạn có thể đi từ Paraguay đến Venezuela trên một chiếc thuyền", nhà cổ sinh vật học Carlos Jaramillo tại Viện Smithsonian Tropical Research, thành phố Panama, Panama nói. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều người khác hình dung ra một quang cảnh đầm lầy nước ngọt mà "không có bằng chứng về biển nào cả."

Về phần mình, Jaramillo hình dung nhiều khoảng thời gian trong Kỷ Miocene khi đại dương tràn vào phía tây Amazon, tạo ra một vùng biển nội địa liên tục. Các dòng nước mặn sẽ đổ vào từ Caribbean ở phía bắc, nơi chúng trộn với nước ngọt đổ xuống từ những trận mưa xối xả. Tuy nhiên, thời gian ngập lụt sẽ tương đối ngắn. Trong phần lớn thời gian, đại dương rút đi, để lại một vùng đất khổng lồ nước ngọt gồm các hồ và kênh ngoằn ngoèo nối liền với nhau và với vùng biển Caribbean ở phía bắc bởi một eo biển hẹp.

Theo nhà cổ sinh vật học Frank Wesselingh, độ mặn sẽ thấp vì vùng đất ngập nước chủ yếu là nước ngọt, nhưng đôi khi khá mặn. Ông đã dành hai thập kỷ để nghiên cứu vùng tây Amazon cổ đại và hiện là một thành viên của Trung tâm Đa dạng Sinh học Naturalis của Hà Lan ở Leiden. Bên dưới mặt nước, Wesselingh tưởng tượng ra cả một lễ hội hóa trang của vô vàn loài cá đầy màu sắc, và cả cá đuối gai độc, lợn biển cũng như cá heo. Wesselingh nói, ngay cả những loài ốc bùn đặc trưng nhạt nhẽo cũng có thể gây ấn tượng mạnh, dựa trên bằng chứng về các đường vân và hoa văn trên vỏ của những hóa thạch ốc thủy sinh 19 triệu năm tuổi trong khu vực. [5] "Tôi thích lặn với ống thở," ông nói, "nhưng trong khu vực cũng có những con cá sấu caiman dài tới 14m và những con cá sấu gai dài 11m. Tất cả những sinh vật kiểu ấy sẽ là vấn đề với chúng tôi."

Những hình ảnh xoáy sâu về rừng ngập mặn và nước lợ mặn là điều tương đối mới về Amazon. Khi Hoorn bắt đầu nghiên cứu thực địa tiến sĩ vào năm 1988, thu thập các mẫu trầm tích và phấn hoa ở Amazon của Colombia, Peru và Brazil, nguồn gốc của đa dạng sinh học Amazonian đã đang được tranh luận sôi nổi. Hầu hết các nhà sinh vật học vào thời điểm đó tập trung vào lịch sử gần đây hơn của khu vực, chỉ 2,6 triệu năm qua, để giải thích sự tiến hóa của đa dạng sinh học ở đó. Họ nghĩ rằng rừng và thảo nguyên mở rộng và thu hẹp giữa các thời kỳ băng hà, được bao bọc bởi những con sông ổn định chảy dọc theo những con đường giống nhau trong nhiều thiên niên kỷ. Nhà địa chất học và nhà điểu học Jürgen Haffer lần đầu tiên đề xuất lý thuyết đó vào năm 1969, vào thời điểm mà hầu hết các nhà sinh vật học cho rằng các loài mới chỉ nảy sinh thông qua sự cách ly địa lý. [6] Haffer giả định một tập hợp các khu trú ẩn biệt lập của rừng và thảo nguyên, mỗi nơi là một thiên đường tiến hóa. [7] Ý tưởng của ông đã thống trị lĩnh vực này trong suốt những năm 1980.

Nhưng vào thời điểm Hoor bước vào vũ đài khoa học, những vết nứt đã xuất hiện trong lý thuyết của Haffer, và những bất đồng về quan điểm của ông ấy đã trở nên “khá cá nhân”, bà Hoorn nhớ lại. Cuối cùng, vào đầu những năm 1990, nhiều nghiên cứu đã bác bỏ quan điểm của Haffer, bao gồm cả nghiên cứu về phấn hoa đã tiết lộ lịch sử gần đây về độ che phủ rừng liên tục chứ không phải là những rừng loang lổ. [8] Không có rừng loang lổ, một lý thuyết về sự cô lập địa lý đã không phù hợp. Các nhà cổ sinh vật học quay trở lại bảng vẽ để tìm ra điều gì đã thúc đẩy sự đa dạng hóa của vùng Amazon.

Mặc dù Hoorn nhận thức được cuộc tranh luận đang diễn ra xung quanh bà ấy, nhưng “Tôi cảm thấy mình không liên quan gì đến nó,” bà nói, bởi vì nghiên cứu của bà tập trung vào quá khứ sâu sắc hơn nhiều của Amazon so với 2,6 triệu năm qua. “Tôi đã sống hạnh phúc như thế,” bà cười khúc khích. Nhưng trong quá trình thực địa thu thập các mẫu đất và đất sét quanh đỉnh Nam Mỹ, Hoorn đã phát hiện ra bằng chứng về phấn hoa hóa thạch từ cây ngập mặn. Bà đã công bố một nghiên cứu lớn vào năm 1993 cho thấy rằng phấn hoa là bằng chứng của một siêu vùng ngập nước phía tây Amazonia trong Kỷ Miocene, cách đây 20 đến 10 triệu năm, nơi chịu ảnh hưởng của bờ biển qua một số thời kỳ biển tiến. [9] Ngay sau khi Hoorn hoàn thành bằng tiến sĩ, bà đã tạm dừng việc nghiên cứu. Khi trở lại châu Âu vào năm 1999, bà “rất ngạc nhiên” khi thấy rằng luận án của mình đã bùng nổ trong cộng đồng nghiên cứu về Amazon.

Theo nhà cổ sinh vật học Jaramillo, trong khi lý thuyết đất ngập nước ở Kỷ Miocene của Hoorn phần lớn đã được chấp nhận kể từ năm 1993, khía cạnh biển tiến vẫn còn nhiều tranh cãi - một phần là do khó khăn trong việc nghiên cứu thực địa ở Amazon, ông nói. Khu rừng rậm rạp đến nỗi các nhà địa chất học có xu hướng đi thuyền trên sông hơn là đường bộ, tìm kiếm những mặt đá tương đối ít lộ ra ngoài từ dưới lớp phủ dày đặc của thảm thực vật. Các nhóm nghiên cứu thu thập các mẫu trầm tích từ các vách đá dọc theo bờ sông. Nhưng các vách đá nhô ra ở những góc độ kỳ lạ, khiến cho việc phân biệt hai mặt đá nhô lên có cùng tuổi hay không chỉ dựa vào các lớp đá phân tầng là điều khó khăn. Một số cho thấy bằng chứng về ảnh hưởng của biển. Động vật thân mềm hóa thạch và động vật chân không cột sống trên những vách đá nhất định, và tỷ lệ đồng vị ổn định oxy và carbon trong một số mẫu cũng chỉ ra sự xâm thực của nước mặn. [10]

Nhưng không phải tất cả trầm tích bờ sông đều kể cùng một câu chuyện, và không có trầm tích nào là biển rõ ràng. Ngay cả trong số những người ủng hộ ảnh hưởng của biển, dường như có những mâu thuẫn. Chẳng hạn, trong một nghiên cứu mà Wesselingh xuất bản năm 2006, ông đã tìm thấy những động vật không xương sống nước mặn đã hóa thạch cùng với các loài nhuyễn thể nước ngọt trong cùng một mỏm đá. Ông kết luận rằng các hóa thạch có thể có độ tuổi khác nhau. Hoặc, nếu chúng ở cùng độ tuổi, các động vật không xương sống nước mặn có thể đã tiến hóa một khả năng chịu đựng nước ngọt khác thường. [11] Không có trầm tích đá vôi hay bộ xương cá voi hóa thạch - bằng chứng thể hiện rõ ràng những khu vực từng nằm dưới đại dương ở những nơi khác trên thế giới - cuộc tranh luận về Amazon vẫn diễn ra gay gắt.

Bản thân Jaramillo đã hoài nghi về ý tưởng “một biển nội địa Amazon” cho đến khoảng ba năm trước, khi những lõi đá rải đầy hóa thạch đã thay đổi quan điểm của ông. Được lưu trữ trong phòng thí nghiệm của Paleoflora ở Bucaramanga, Colombia, mỗi lõi là một trụ lớn bằng đá phiến sét, đất sét và sa thạch, được khoan từ các địa điểm ở miền bắc Brazil hoặc miền nam Colombia. Cuộc khảo sát địa chất Brazil và một công ty dầu mỏ Colombia đã thu thập chúng vào những năm 1970, để tìm kiếm than và dầu. Và mặc dù các lõi đã cũ và trong một số trường hợp bị hỏng hoặc không hoàn chỉnh, nhưng chúng vẫn cung cấp các cánh cửa ngược về quá khứ tốt nhất hiện nay, Jaramillo nói.

Với một ống kính tay áp vào mắt, Jaramillo quét từng lõi, kiểm tra nhiều lớp trầm tích khác nhau, lớp này chồng lên lớp kia trong hàng triệu năm. Một số lớp là bùn sông không thể nhầm lẫn, với các loại trầm tích hạt mịn, đá cát và đá bùn có xu hướng tích tụ trong các phụ lưu ngày nay. Nhưng hai trong số các lớp thường có tính chất biển hơn. Than bùn hữu cơ, tảo và các mảnh hóa thạch ám chỉ môi trường nước lợ ở cửa sông. Dưới kính hiển vi, các hóa thạch bao gồm khoảng 20 loài tảo đơn bào khác nhau được tìm thấy trong các trầm tích biển thuộc Kỷ Miocene trên toàn thế giới. Hai hóa thạch lớn hơn, một chiếc răng cá mập và một con tôm bọ ngựa, đã cung cấp thêm bằng chứng về lũ lụt ở đại dương. Hồ sơ phấn hoa từ hai lớp trầm tích biển cho thấy chúng có niên đại lần lượt cách đây 18 triệu năm và 14 triệu năm.

“Kết luận hợp lý là ở đó đã từng có một đại dương”, Jaramillo giải thích. Ông nói, phân tích năm 2017 của ông về các lõi đã cho thấy hai khoảng thời gian biển khi nước biển chạm đến phía tây Amazon, với sự xâm nhập có thể bắt đầu từ Caribbean ở phía bắc và chảy về phía nam dọc theo chân dãy Andes. Trong mỗi trường hợp, nước tiến lên và sau đó rút đi trong khoảng thời gian ngắn như nửa triệu năm. Jaramillo nghi ngờ rằng sự kết hợp của các quá trình kiến tạo và mực nước biển toàn cầu dâng cao đã làm ngập một vùng trũng trong lục địa. Các mô hình địa chất được công bố từ năm 2010 cho thấy một kịch bản như vậy là có thể xảy ra. [12]

Mô phỏng video tốc độ cao cho thấy sự nâng lên của dãy núi Andes trong hàng chục triệu năm và trong một số trường hợp là sự chìm sâu tiếp theo của miền tây Amazonia. Qua một cuộc gọi Zoom từ văn phòng của mình tại Đại học São Paulo, Brazil, nhà địa vật lý Victor Sacek đã chia sẻ màn hình về một mô hình như vậy, mà ông đã phát triển lần đầu tiên vào năm 2014. Nó mô phỏng bề mặt của Nam Mỹ trong quá trình nâng lên của dãy Andes, bắt đầu vào khoảng giữa 60 triệu và 30 triệu năm trước. Mô hình ban đầu mô tả các quá trình địa chất ở cấp độ vỏ Trái đất, chẳng hạn như xói mòn, trầm tích và sự hình thành của dãy Andes Cordillera. Vào năm 2019, nghiên cứu sinh Tacio Cordeiro Bicudo đã cập nhật mô hình để ước tính các quá trình diễn ra sâu bên trong Trái Đất, bao gồm đối lưu trong lớp phủ bên dưới lục địa Nam Mỹ.

Để hình dung sự đối lưu lớp phủ, Sacek nói, trước tiên hãy tưởng tượng rìa phía tây của mảng Nam Mỹ va chạm với mảng Nazca đại dương hàng chục triệu năm trước. Khi hai mảng kiến tạo tiếp đất vào nhau, phần rìa của mảng Nam Mỹ bị co lại và dày lên thành cột sống đang trồi lên của dãy Andes. Đồng thời, mảng Nazca dưới đại dương bị chìm xuống dưới lục địa vào lớp vỏ mềm hơn bên dưới nó. Sacek nói, hãy nghĩ về mảng đại dương cứng và dày đặc như thể nó được làm bằng sắt, và lớp phủ như một thùng mật ong. Khối lượng sắt nặng khi lao qua mật ong sẽ tạo ra đối lưu làm xáo trộn bề mặt chất lỏng. Vì vậy, mảng này cũng chìm qua lớp phủ, tạo ra một chỗ lõm nhẵn trên bề mặt Trái đất ở phía trên xa. Khi Sacek, Bicudo và những người khác đưa những động lực này vào mô hình của họ - được công bố vào năm 2019 và 2020 - các mô phỏng đã đặt sự sụt lún này ngay dưới phía tây Amazon, tạo thành một vùng lõm lớn ở lục địa này. [13, 14] Phần trũng này có thể đã khiến nước từ biển tràn vào từ Caribbean, qua phần đất rộng hình tạp dề của khu vực ngày nay thuộc Colombia, Ecuador, Bolivia, Peru và phía tây Brazil, tạo thành biển nội địa từ 25 đến 17 triệu năm trước.

Điều này có thực sự xảy ra hay không vẫn chưa thể nói trước được. Bicudo nói: “Với các mô hình của mình, chúng tôi chỉ đưa ra các kịch bản. Anh ấy nói rằng lớp phủ chắc chắn đang chuyển động bên dưới lục địa vào thời điểm đó. Nhưng kích thước và hình dạng của chỗ lõm mà nó tạo ra, và liệu nó có bao giờ kết nối với đại dương hay không, vẫn chưa được biết. Nhà địa động lực học Nicolas Flament tại Đại học Wollongong ở Úc cũng đã lập mô hình vùng phía tây Amazon. Trong một bài báo năm 2015, ông kết hợp dữ liệu về vị trí và tốc độ của các mảng kiến tạo và độ dày của lớp trên cùng của lớp phủ, được gọi là thạch quyển, để mô phỏng sự thay đổi địa hình của Nam Mỹ do đối lưu lớp phủ trong 50 triệu năm qua. [15] Các mô hình của Flament cũng dự đoán một vùng biển nông phía tây Amazon trong Kỷ Miocene. Mặc dù ông thừa nhận rằng “các mô hình không phải là bằng chứng”, Flament cho rằng thực tế là các mô phỏng dựa trên dữ liệu kiến tạo của ông rất khớp với các dự đoán từ hồ sơ địa chất giúp hỗ trợ thêm cho các cuộc du ngoạn biển là hợp lý - thậm chí có khả năng xảy ra.

Một vùng biển ở Amazon dĩ nhiên sẽ khêu gợi với trí tưởng tượng, nhưng vẫn có những nhà địa chất coi nó chỉ là sự phỏng đoán. Điều rõ ràng trong hồ sơ địa chất là bùn, phù sa và, với tỷ lệ nhỏ hơn, cát bao phủ khu vực, Edgardo Latrubesse, tại Đại học Liên bang Goiás ở Goiânia, Brazil, giải thích. Tuổi của những lớp trầm tích đó và cách chính xác chúng đến Tây Amazon, vẫn chưa rõ ràng. Latrubesse chỉ ra rằng các đại dương thường không vận chuyển và lắng đọng trầm tích vào các khu vực nội địa rộng lớn. Mặt khác, các con sông làm xói mòn núi và đồi để tạo ra trầm tích cát và phù sa. Latrubesse nói: “Để tích tụ một lượng trầm tích khổng lồ như vậy, cách duy nhất là các con sông. Trên thực tế, Hoorn và Jaramillo sẽ đồng ý rằng mặc dù các lần biển tiến lặp đi lặp lại mang theo một số trầm tích, nhưng hầu hết sẽ trôi vào các con sông khi khu vực này trông giống một vùng đầm lầy nước ngọt hơn là một vùng biển liên tục.

Và một điểm bất đồng chính: đó là tuổi của trầm tích. Các tập hợp phấn hoa, động vật chân vịt và động vật thân mềm hóa thạch xác định niên đại của chúng vào khoảng giữa đến cuối Kỷ Miocene, phù hợp với tuổi đề xuất của biển cổ đại. Nhưng Latrubesse không đưa ra nhiều ước tính về độ tuổi dựa trên phấn hoa; ông nói, thực vật phát triển quá chậm để cung cấp phạm vi ngày đủ chính xác. Và trong công trình được xuất bản năm 2010 phân tích các hóa thạch động vật có xương sống từ tây nam Amazon, Latrubesse xác định niên đại của các lớp trầm tích gần đây hơn, khoảng 9 đến 6,5 triệu năm tuổi. [16] Ông nói, không có ý nghĩa gì khi tranh luận về sự tồn tại của một vùng biển nội địa cách đây 20 triệu năm, dựa trên bằng chứng từ các lớp trầm tích thậm chí chưa đến 10 triệu năm tuổi.

Ở những nơi khác trên thế giới, các lớp tro núi lửa có thể được sử dụng để xác định niên đại bằng phương pháp đo phóng xạ tuyệt đối. Nhưng trầm tích tro núi lửa rất hiếm ở Tây Amazon. Thay vào đó, các nhà địa chất học dựa vào việc so sánh các hóa thạch với hồ sơ tiến hóa, điều này khác xa với một khoa học chính xác, nhà cổ sinh vật học Andrea Kern cho biết. Cô đồng tác giả cho một nghiên cứu năm 2020 nhằm giải quyết cuộc tranh luận về tuổi trầm tích ở Amazon trong khi làm nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học São Paulo ở Brazil. Kern và các cộng sự của cô đã phân tích một lõi trầm tích Brazil từ một địa điểm khác trong cùng một bộ sưu tập mà Jaramillo đã sử dụng trong phân tích năm 2017 của mình. Trong các nghiên cứu trước đây, phấn hoa và hóa thạch xương rồng đã xác định niên đại đá vào giữa Kỷ Miocene, khoảng 14 triệu năm trước. Tuy nhiên, nghiên cứu năm 2020 của Kern đã sử dụng các hạt khoáng chất zircon bị chôn vùi trong lớp trầm tích cùng với các hóa thạch [17] Zircon có thể được xác định niên đại bằng phương pháp phóng xạ, và phân tích của Kern đưa ra tuổi tối đa của tảng đá vào khoảng 11,4 triệu năm. Mặc dù các lõi trong cả hai nghiên cứu đều đến từ các địa điểm có khả năng bị ngập do các cuộc xâm lấn biển trong Kỷ Miocene, hầu hết các loài phấn hoa và động vật chân lông trong mẫu mà Kern phân tích chỉ ra rằng các đầm lầy và hồ nhỏ đang chuyển sang môi trường sống chi phối bởi sông. Tuy nhiên, cô thừa nhận rằng đó chỉ là dữ liệu từ một mẫu duy nhất.

Nhà sinh vật học tiến hóa John Bates đến từ Bảo tàng Field ở Chicago, IL, nơi ông quản lý nghiên cứu về các loài chim cho biết: “Tôi thích thứ này, nhưng nó phức tạp quá”. Mặc dù địa chất không phải là chuyên ngành của mình, nhưng Bates rất quan tâm đến lịch sử địa chất của Tây Amazon. Ông nói: “Tôi muốn biết các phân nhánh là gì đối với sinh học”. Một vùng biển nội địa có thể giúp giải thích bằng cách nào một khu vực chứa 1/10 số loài được biết đến trên thế giới lại trở thành nơi có sự sống như vậy.

Lấy ví dụ, chim sơn ca màu cát. Loài chim này chỉ được tìm thấy ở phía tây của Amazon, nơi nó làm tổ trên các bãi cát. Bates nói, không có lý do hành vi hoặc sinh thái rõ ràng tại sao chim sơn ca màu cát lại gắn liền với các con lạch và sông. Tuy nhiên, chúng cũng như loài thanh mai đỏ và vô số loài chim khác, là loài đặc hữu của những vùng sông nước giống nhau.

Bates nói, một hồ hoặc biển lớn trong Kỷ Miocene có thể đưa ra một số lời giải thích về sự tiến hóa cho mối liên hệ giữa các loài chim với một vùng bờ biển. Ông đồng ủy quyền cho một nghiên cứu năm 2018 so sánh mối liên quan về phát sinh loài và sự phân bố địa lý của 1783 loài chuyền thuộc 19 họ chim tân sinh. [18] Bates nhận thấy rằng các dòng chim ở phía tây Amazon trung bình trẻ hơn và có quan hệ họ hàng với nhau nhiều hơn so với các dòng ở các khu vực xung quanh. Điều đó có nghĩa là phía tây Amazon có lịch sử tiến hóa của riêng nó, tách biệt với phần còn lại của lục địa, ông nói. Một vùng nước khổng lồ sẽ là một môi trường sống hoàn toàn khác biệt với những khu rừng xung quanh đến mức nó có thể thúc đẩy một dấu hiệu tiến hóa độc đáo giữa các loài ở đó. Nếu những con chim sơn ca màu cát tiến hóa xung quanh một vùng biển hoặc đồng bằng cổ đại, thì điều đó có thể giải thích tại sao chúng vẫn sống gần nước ngày nay.

Các loài thực vật cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các đợt biển tiến. Mặc dù hệ thực vật ở Amazon đã đa dạng hàng triệu năm trước Kỷ Miocene, nhưng Hoorn lưu ý rằng lũ lụt nước mặn chắc chắn có thể làm thay đổi đa dạng sinh học thực vật trong khu vực. Nước biển không chỉ thay đổi thành phần hóa học và độ phì nhiêu của đất, định hình cây cối mọc ở đâu, mà các loài ven biển được đưa vào đất liền bằng các cuộc du ngoạn biển cũng có thể bị cô lập và thích nghi thành các nhóm mới. Nếu một con đường biển tạo điều kiện cho các loài thực vật và động vật mới tỏa ra phía tây, thì đó có thể là một cơ chế bị bỏ qua thúc đẩy sự phong phú các loài của khu vực.

Các nhà địa chất đồng ý rằng việc giải quyết chính xác cảnh quan trong Kỷ Miocene trông như thế nào sẽ cần đến các mẫu đá tốt hơn. Các ngành công nghiệp dầu mỏ và than đã không tập trung vào các nghiên cứu đa ngành; một số bị ô nhiễm và do đó các nhà nghiên cứu không thể phân tích kỹ lưỡng. Chúng cũng thuộc sở hữu độc quyền và chỉ dành cho một nhóm nhỏ cộng đồng khoa học.

Paul Baker, một nhà địa chất học tại Đại học Duke ở Durham, NC, sẽ thực hiện nỗ lực, có thể bắt đầu từ tháng 6 hoặc tháng 7, để thu thập và phân tích thứ mà các nhà nghiên cứu tin rằng sẽ là những mẫu trầm tích tốt nhất từng được lấy từ Amazon. Được gọi là Dự án Khoan xuyên Amazon, và được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, Chương trình Khám phá Đại dương Quốc tế, Quỹ Nghiên cứu São Paulo và Viện Smithsonian, kế hoạch bao gồm khoảng 50 cộng tác viên khoa học từ nhiều lĩnh vực, bao gồm cả Hoorn và Jaramillo. Họ sẽ khoan các lõi trầm tích dài 2.000 mét từ ba địa điểm của Brazil chạy từ đông sang tây trên lưu vực sông Amazon, theo sông Amazon, với mục tiêu là chụp lại toàn bộ Kỷ nguyên Kainozoi, từ 66 triệu năm trước đến hiện tại. [19] Được thu thập cẩn thận và cất giữ cẩn thận, những lõi mới khoan này sẽ ghi lại những thay đổi thậm chí ở quy mô milimet trong các lớp trầm tích có thể lưu giữ bằng chứng về sự xâm nhập của đại dương. Đá liên tục sẽ giúp các nhà địa chất học có được tầm nhìn tốt nhất trong việc đánh giá toàn diện mọi lớp trầm tích thuộc Kỷ Miocene để lấy bằng chứng về biển. Và việc xác định niên đại của các hạt zircon trong lõi đá sẽ đưa ra khung thời gian chính xác nhất cho trầm tích cho đến nay, dựa trên “vật liệu tốt nhất từng được nghiên cứu cho đến nay,” Baker nói.

Nhà sinh vật học tiến hóa Christine Bacon, nữ đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu năm 2019 về Chrysobalanus icaco và các phân bố nội địa bất thường của các loài thực vật khác, cho biết: bà nói: “Mọi tình tiết đều khó phán đoán”, bà nói, trên điện thoại từ Đại học Gothenburg ở Thụy Điển. Nếu có bằng chứng rõ ràng về biển, nó sẽ xuất hiện trong các lõi mới. “Nếu không có các mẫu đá tiếp diễn,” Jaramillo nói, “các cuộc thảo luận có thể kéo dài mãi mãi.” Và điều đó có nghĩa là không bao giờ biết liệu quang cảnh từ dãy Andes 20 triệu năm trước có bao gồm một vùng biển nội địa rộng lớn, lung linh hay không.

[1]. R. Bernal và cộng sự, Could coastal plants in western Amazonia be relicts of past marine incursions? J. Biogeogr. 46, 1749–1759 (2019).

[2]. M. Sciumbata, J. T. Weedon, G. Bogota-Angel, C. Hoorn, Linking modern-day relicts to a Miocene mangrove community of western Amazonia. Palaeobio. Palaeoenv. doi:10.1007/s12549-020-00470-z (2021).

[3]. C. Jaramillo và cộng sự, Miocene flooding events of western Amazonia. Sci. Adv. 3, e1601693 (2017).

[4]. N. R. Lovejoy, J. S. Albert, W. G. R. Crampton, Miocene marine incursions and marine/freshwater transitions: Evidence from Neotropical fishes. J. S. Am. Earth Sci. 21, 5–13 (2006).

[5]. F. P. Wesselingh, Mollusks from the Miocene Pebas Formation of Peruvian and Colombian Amazonia. Scr. Geol. 133, 19–290 (2006).

[6]. D. G. da Rocha, I. L. Kaefer, What has become of the refugia hypothesis to explain biological diversity in Amazonia? Ecol. Evol. 9, 4302–4309 (2019).

[7]. J. Haffer, Speciation in Amazonian forest birds. Science 165, 131–137 (1969).

[8]. S. G. Haberle, M. A. Maslin, Late Quaternary vegetation and climate change in the Amazon basin based on a 50,000 year pollen record from the Amazon fan, ODP site 932. Quat. Res. 51, 27–38 (1999).

[9]. C. Hoorn, Marine incursions and the influence of Andean tectonics on the Miocene depositional history of northwestern Amazonia: Results of a palynostratigraphic study. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 105, 267–309 (1993).

[10]. M. Boonstra, M. I. F. Ramos, E. I. Lammertsma, P.-O. Antoine, C. Hoorn, Marine connections of Amazonia: Evidence from foraminifera and dinoflagellate cysts (early to middle Miocene, Colombia/Peru). Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 417, 176–194 (2015).

[11]. F. P. Wesselingh et al., The nature of aquatic landscapes in the Miocene of western Amazonia: an integrated palaeontological and geochemical approach. Scr. Geol. 133, 363–393 (2006).

[12]. G. E. Shephard, R. D. Müller, L. Liu, M. Gurnis, Miocene drainage reversal of the Amazon River driven by plate–mantle interaction. Nat. Geosci. 3, 870–875 (2010).

[13]. T. C. Bicudo, V. Sacek, R. P. de Almeida, J. M. Bates, C. C. Ribas, Andean tectonics and mantle dynamics as a pervasive influence on Amazonian ecosystem. Sci. Rep. 9, 16879 (2019).

[14]. T. C. Bicudo, V. Sacek, R. P. de Almeida, Reappraisal of the relative importance of dynamic topography and Andean orogeny on Amazon landscape evolution. Earth Planet. Sci. Lett. 546, 116423 (2020).

[15]. N. Flament, M. Gurnis, R. D. Müller, D. J. Bower, L. Husson, Influence of subduction history on South American topography. Earth Planet. Sci. Lett. 430, 9–18 (2015).

[16]. E. M. Latrubesse et al., The Late Miocene paleogeography of the Amazon Basin and the evolution of the Amazon River system. Earth Sci. Rev. 99, 99–124 (2010).

[17]. A. K. Kern et al., Re-investigating Miocene age control and paleoenvironmental reconstructions in western Amazonia (northwestern Solimões Basin, Brazil). Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 545, 109652 (2020).

[18]. N. M. Crouch, J. M. G. Capurucho, S. J. Hackett, J. M. Bates, Evaluating the contribution of dispersal to community structure in Neotropical passerine birds. Ecography 42, 390–399 (2018).

[19]. P. A. Baker et al., Trans-Amazon Drilling Project (TADP): Origins and evolution of the forests, climate, and hydrology of the South American tropics. Sci. Drill. 20, 41–49 doi:10.5194/sd-20-41-2015 (2015).