A Permian methane seep system as a paleoenvironmental analogue for the pre-metazoan carbonate platforms

Abstract

ABSTRACT: Following the rise of metazoans, the beginning of bioclasticity and substrate competition, the saga of microbial mats was in a fluctuating decline in the end of the Neoproterozoic era. Increases in diversity during the Phanerozoic and punctual upturns in the microbial carbonate production occured after the events of global mass extinctions. Gradually along the Phanerozoic, the microbial colonies occupied isolated niches and grazers-free environments, characterized by physically and/or geochemically stressful conditions, such as those found in saline bays, alkaline lakes and hydrothermal or cold seep vents. Here we report one of the oldest occurrences of a vent camp coupled with cold seepage of methane in the geologic record, associated with well-preserved microbialites and elephant skin structures. During the seep activity, oxygen depletion and high salinity conditions are prohibitive for complex animal life, clearing the way to microbial colonies to flourish. Due to the co-occurrence of high adaptability and low competitiveness of microbial forms, they became highly specialized in stressful conditions. We argue that the sporadic microbial mat upturns in Earth’s history are not restricted to geological periods, following massive death of metazoan species; they also may occur in response to punctual paleoenvironmental conditions that enable microbial colonies to growth. Indeed, the Phanerozoic geological record is punctuated of these examples, in a kind of hide-and-seek game of Precambrian times.RESUMO: Após o aparecimento dos metazoários, o início da bioclasticidade e a competição pelo substrato marinho, a saga das esteiras microbiais é marcada por um progressivo declínio. Pontuais aumentos em sua diversidade e na produção de carbonatos durante o Paleozoico em geral estão associados a eventos globais de extinção em massa. Ao longo do Fanerozoico, as colônias microbiais ocuparam nichos ecológicos específicos e ambientes livres de organismos predadores caracterizados por condições ecológicas extremas, como aqueles encontrados em baías hipersalinas, lagos alcalinos e locais sujeitos a hidrotermalismo. Neste trabalho é reportada uma das mais antigas ocorrências de um campo de exudação de metano no registro geológico associado com microbialitos e estruturas sedimentares induzidas por atividade microbial. Nesse sistema, durante a atividade de exalação de metano, instalaram-se condições de extrema anoxia e alta salinidade, proibitivas para a manutenção da vida animal, permitindo, desse modo, o florescimento de colônias microbiais. Por causa das severas imposições do ambiente, os organismos microbiais tornaram-se altamente adaptáveis às condições adversas então vigentes. Nós sustentamos a hipótese de que aumentos na diversidade e na quantidade de colônias microbiais na história da Terra não estão apenas restritos a períodos que sucedem à extinção em massa de organismos predadores de esteiras, mas ocorrem em resposta a condições ambientais localizadas que proporcionam o crescimento de colônias microbiais. De fato, o registro geológico Fanerozoico é pontuado de exemplos semelhantes ao aqui reportado, simulando uma espécie de jogo de esconde-esconde das condições ambientais vigentes no Éon Pré-cambriano.