Згідно з новим дослідженням, глобальне потепління, через яке тварини не могли дихати, призвело до масового вимирання пермських океанів.

Зі зростанням температури та прискоренням метаболізму морських тварин теплі води не могли утримувати достатню кількість кисню, щоб вижити, повідомляють дослідники.

Найбільше вимирання в історії Землі ознаменувало кінець пермського періоду, близько 252 мільйонів років тому. Задовго до динозаврів серія масових вивержень вулканів у Сибіру переважно знищила рослини та тварин, які населяли нашу планету.

На малюнку нижче показано відсоток морських тварин, які вимерли в кінці пермської ери за широтою, від моделі (чорна лінія) та від скам'янілостей (блакитні точки). Більший відсоток морських тварин вижив у тропіках, ніж на полюсах. Колір води показує зміну температури, при цьому червоний колір є найбільш сильним потеплінням, а жовтий - менш теплим.

На вершині - надконтинент Пангея, з масивними виверженнями вулканів, що виділяють вуглекислий газ. Зображення під лінією представляють деякі з 96 відсотків морських видів, які загинули під час події. [Включає викопні малюнки Ернста Геккеля/Вікімедіа; Фото синього краба Венді Кавені/Flickr; Фото атлантичної тріски від Ганса-Петтера Фельда/Вікімедіа; Фотографія камерного наутілуса Джона Уайта/CalPhotos.] (Автор: Джастін Пенн та Кертіс Дойч/У. Вашингтон) Скам'янілості у стародавніх скелях на морському дні демонструють процвітаючу та різноманітну морську екосистему, а потім - трупи. Близько 96 відсотків морських видів були знищені під час “Великої смерті”, за якою слідували мільйони років, коли життя довелося розмножуватися і ще раз урізноманітнюватися.

Досі обговорювалося саме те, що робило Світовий океан негостинним для життя - висока кислотність води, отруєння металами та сульфідами, повна нестача кисню або просто більш висока температура.

"Тікай або гинь"

«Це перший випадок, коли ми робимо механістичний прогноз щодо того, що стало причиною вимирання, який можна безпосередньо перевірити за допомогою викопних решток, що потім дозволяє нам робити прогнози щодо причин вимирання в майбутньому», - говорить співавтор Джастін Пенн, докторант кафедри океанографії у Вашингтонському університеті.

Дослідники провели кліматичну модель з конфігурацією Землі під час пермі, коли суші були об’єднані на надконтиненті Пангея. До того, як виверження вулканів у Сибіру створило планету з парниковим газом, океани мали температуру та рівень кисню, подібні до сучасних. Потім дослідники підняли парникові гази в моделі до рівня, необхідного для підвищення температури тропічного океану на поверхні приблизно на 10 градусів Цельсія (20 градусів за Фаренгейтом) вище, що відповідало умовам того часу.

Модель відтворює в результаті драматичні зміни в Світовому океані. Океани втратили близько 80 відсотків кисню. Приблизно половина морського дна Світового океану, переважно на більш глибоких глибинах, стала повністю безкисневою.

Щоб проаналізувати вплив на морські види, дослідники розглянули зміну чутливості до кисню та температури 61 сучасного морського виду, включаючи ракоподібних, риб, молюсків, коралів та акул, використовуючи опубліковані лабораторні виміри. Очікується, що толерантність сучасних тварин до високої температури та низького кисню буде подібною до пермських тварин, оскільки вони еволюціонували в подібних умовах навколишнього середовища. Потім дослідники об’єднали риси виду з моделями палеоклімату, щоб передбачити географію вимирання.

"Дуже мало морських організмів залишилося в тих самих місцях існування, де вони жили - це було або тікати, або загинути", - каже співавтор Кертіс Дойч, доцент кафедри океанографії.

Модель показує, що найбільше постраждали організми, найбільш чутливі до кисню, знайдені далеко від тропіків. Багато видів, що жили в тропіках, також вимерли в моделі, але вона передбачає, що високоширотні види, особливо ті, що мають високу потребу в кисні, були майже повністю знищені.

Подвійно смертельно

Щоб перевірити цей прогноз, співавтори Джонатан Пейн та Ерік Сперлінг зі Стенфордського університету проаналізували поширення скам'янілостей пізньої перми з бази даних палеоцеанографії, віртуального архіву опублікованих колекцій викопних решток. Викопні записи свідчать про те, де види були до вимирання, і які були повністю знищені або обмежені лише часткою їхнього колишнього середовища існування.

Викопні запаси підтверджують, що види, далекі від екватора, постраждали найбільше під час події.

"Підпис цього механізму знищення, потепління клімату та втрати кисню, - це географічна модель, яку модель передбачає, а потім виявляє у скам'янілостях", - каже Пенн. "Угода між ними вказує на те, що цей механізм потепління клімату та втрати кисню був основною причиною вимирання".

Дослідження спирається на попередню роботу Deutsch, яка показала, що в міру нагрівання океанів метаболізм морських тварин прискорюється, тобто вони потребують більше кисню, тоді як тепла вода утримує менше. Це попереднє дослідження показує, як теплі океани відштовхують тварин від тропіків.

Нове дослідження поєднує в собі зміну умов океану з метаболічними потребами різних тварин при різних температурах. Результати показують, що найбільш серйозні наслідки дефіциту кисню мають види, що мешкають біля полюсів.

"Оскільки метаболізм тропічних організмів вже був адаптований до досить теплих умов з низьким вмістом кисню, вони могли відійти від тропіків і знайти такі ж умови десь в іншому місці",-говорить Дойч. "Але якщо організм був пристосований до холодного середовища, багатого киснем, то ці умови перестали існувати в мілководних океанах".

Так звані «мертві зони», які повністю позбавлені кисню, були переважно нижче глибин, де мешкали види, і відігравали меншу роль у показниках виживання.

«Зрештою виявилося, що розміри мертвих зон дійсно не є ключовою справою для вимирання», - говорить Дойч. «Ми часто думаємо про аноксію, повну нестачу кисню, як про стан, який вам необхідний, щоб отримати повсюдне незаселення. Але якщо подивитися на толерантність до низького кисню, більшість організмів можна виключити з морської води за таких рівнів кисню, які не є близькими до аноксичних ».

Схожий на сьогодні

Потепління, що призводить до нестачі кисню, пояснює більше половини втрат морського різноманіття. Автори говорять, що інші зміни, такі як закислення або зміна продуктивності фотосинтезуючих організмів, ймовірно, були додатковими причинами.

Ситуація в пізній пермі - збільшення парникових газів в атмосфері, які створюють більш теплі температури на Землі - подібна до сьогоднішньої.

"За сценаріями викидів, як зазвичай, до 2100 року потепління у верхньому океані наблизиться до 20 відсотків потепління в пізній Пермі, а до 2300 року воно досягне від 35 до 50 відсотків",-каже Пенн.

"Це дослідження підкреслює потенціал масового вимирання внаслідок подібного механізму в умовах антропогенної зміни клімату".

Дослідження з'являється в наука. Фонд Гордона та Бетті Мур та Національний науковий фонд фінансували дослідження.

джерело: Університет Вашингтона

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon