Определена причина Пермского вымирания животных
Около 96 процентов морских видов были уничтожены во время "Великого вымирания", за которым последовали миллионы лет, когда жизнь снова должна была развиваться
Крупнейшее вымирание в истории Земли ознаменовало конец Пермского периода, произошло около 252 миллионов лет назад. Задолго до динозавров наша планета была заселена растениями и животными, которые были в основном уничтожены после серии массивных вулканических извержений на территории современной Сибири.
Окаменелости в древних породах морского дна демонстрируют процветающую и разнообразную морскую экосистему, а затем мертвую полосу. Около 96 процентов морских видов были уничтожены во время «Великого вымирания», за которым последовали миллионы лет, когда жизнь снова должна была развиваться.
До сих пор обсуждалось именно то, что сделало океаны непригодными для жизни — высокая кислотность воды, отравление металлами и сульфидами, почти полное отсутствие кислорода или просто более высокие температуры.
Новые исследования из Вашингтонского и Стэнфордского университета сочетают модели океанических условий и метаболизма животных с опубликованными лабораторными данными и палеоцианографическими записями, чтобы показать, что Пермское массовое вымирание в океанах было вызвано глобальным потеплением, которое оставило животных неспособными дышать. С повышением температуры и ускорением метаболизма морских животных теплые воды не могли содержать достаточно кислорода, чтобы выжить.
«Мы впервые сделали предсказание о том, что вызвало вымирание, которое может быть непосредственно проверено с помощью записи окаменелостей, что затем позволит нам делать прогнозы о причинах вымирания в будущем», — сказал первый автор исследования Джастин Пенн.
Исследователи изучили климатическую модель Земли во время пермского периода, когда массы суши были объединены в одном суперконтиненте — Пангея. До того, как продолжающиеся извержения вулканов в Сибири создали на планете парниковый эффект, в океанах были температуры и уровень кислорода, аналогичные сегодняшним. Затем исследователи подняли парниковые газы в модели до уровня, необходимого для повышения температуры тропического океана на поверхности примерно на 10 градусов Цельсия, что соответствовало условиям того времени.
Модель воспроизводит результирующие резкие изменения в океанах. В результате океаны потеряли около 80% кислорода. Примерно половина морского дна океанов, в основном на более глубоких уровнях, стала полностью бескислородной.
Для анализа воздействия на морские виды исследователи рассмотрели изменяющуюся чувствительность к кислороду и температуре 61 современного морского вида, включая ракообразных, рыб, моллюсков, кораллов и акул, используя опубликованные лабораторные измерения. Ожидается, что устойчивость современных животных к высокой температуре и низкому содержанию кислорода будет аналогична Пермским животным, так как они эволюционировали в аналогичных условиях окружающей среды. Затем исследователи объединили черты вида с моделированием палеоклимата, чтобы предсказать географию вымирания.
Модель показывает, что наиболее сильно пострадали организмы, чувствительные к кислороду, найденные далеко от тропиков. Многие виды, жившие в тропиках, также вымерли в модели, но она предсказывает, что высокоширотные виды, особенно с высоким потреблением кислорода, были почти полностью уничтожены.
«Поскольку метаболизм тропических организмов уже был адаптирован к довольно теплым условиям с низким содержанием кислорода, они могли отойти от тропиков и найти те же условия где-то еще», — говорят исследователи. «Но если организм был приспособлен к холодной, богатой кислородом среде, то эти условия перестали существовать в мелководных океанах.»
Так называемые «мертвые зоны», которые были полностью лишены кислорода, были в основном ниже глубин, где живут виды, и играли меньшую роль в показателях выживаемости. В конце концов выяснилось, что размер мертвых зоны, по-видимому, не являются ключом к исчезновению.
Потепление, приводящее к недостаточному количеству кислорода, объясняет более половины потерь морского разнообразия. Авторы говорят, что другие изменения, такие как подкисление или сдвиг в производительности фотосинтезирующих организмов, вероятно, послужили дополнительными причинами вымирания.
«В сценариях, связанных с обычными выбросами, к 2100 году потепление в верхней части океана приблизится к 20 процентам потепления в позднем пермском периоде, а к 2300 году оно достигнет 35-50 процентов», — сказал Джастин Пенн. «В нашем исследовании подчеркивается возможность массового исчезновения, вызванного аналогичным механизмом антропогенного изменения климата».
J.L. Penn el al., «Temperature-dependent hypoxia explains biogeography and severity of end-Permian marine mass extinction,» Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aat1327