Skąd wiemy, że zmiany klimatyczne spowodowały największe wymieranie na Ziemi Earth

Według nowych badań globalne ocieplenie, które pozostawiło zwierzęta niezdolne do oddychania, spowodowało masowe wymieranie w oceanach przez perm.

Naukowcy podają, że wraz ze wzrostem temperatury i przyspieszeniem metabolizmu zwierząt morskich cieplejsze wody nie mogły pomieścić wystarczającej ilości tlenu, aby mogły przeżyć.

Największe wymieranie w historii Ziemi oznaczało koniec okresu permskiego, jakieś 252 miliony lat temu. Na długo przed dinozaurami seria potężnych erupcji wulkanicznych na Syberii zniszczyła głównie rośliny i zwierzęta zamieszkujące naszą planetę.

Poniższa ilustracja pokazuje procent zwierząt morskich, które wyginęły pod koniec ery permu, według szerokości geograficznej, z modelu (czarna linia) i z zapisu kopalnego (niebieskie kropki). W tropikach przeżył większy odsetek zwierząt morskich niż na biegunach. Kolor wody pokazuje zmianę temperatury, przy czym kolor czerwony oznacza najsilniejsze ocieplenie, a żółty mniej ocieplenie.

Skąd wiemy, że zmiany klimatyczne spowodowały największe wymieranie na Ziemi EarthNa szczycie znajduje się superkontynent Pangaea, z ogromnymi erupcjami wulkanicznymi emitującymi dwutlenek węgla. Obrazy poniżej linii przedstawiają niektóre z 96 procent gatunków morskich, które zginęły podczas zdarzenia. [Zawiera rysunki skamieniałości Ernsta Haeckela/Wikimedia; Zdjęcie niebieskiego kraba: Wendy Kaveney/Flickr; zdjęcie dorsza atlantyckiego: Hans-Petter Fjeld/Wikimedia; Zdjęcie łodzika w kształcie komory: John White/CalPhotos.] (Źródło: Justin Penn i Curtis Deutsch/U. Washington) Skamieniałości w starożytnych skałach dna morskiego wykazują kwitnący i różnorodny ekosystem morski, a następnie szereg zwłok. Około 96 procent gatunków morskich wyginęło podczas „Wielkiego Umierania”, a następnie przez miliony lat życie musiało się ponownie rozmnażać i różnicować.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Do tej pory dyskutowano o tym, co sprawiło, że oceany były niegościnne do życia – wysoka kwasowość wody, zatrucie metalami i siarczkami, całkowity brak tlenu lub po prostu wyższe temperatury.

„Uciekaj lub zgiń”

„Po raz pierwszy dokonaliśmy mechanistycznej prognozy dotyczącej przyczyny wyginięcia, którą można bezpośrednio przetestować za pomocą zapisu kopalnego, co następnie pozwala nam na przewidywanie przyczyn wyginięcia w przyszłości” – mówi współautor Justin Penn. doktorantka oceanografii na Uniwersytecie Waszyngtońskim.

Naukowcy przeprowadzili model klimatyczny z konfiguracją Ziemi w okresie permu, kiedy masy lądowe połączyły się w superkontynencie Pangaea. Zanim trwające erupcje wulkaniczne na Syberii stworzyły planetę z gazami cieplarnianymi, oceany miały temperaturę i poziom tlenu zbliżone do dzisiejszych. Następnie naukowcy podnieśli poziom gazów cieplarnianych w modelu do poziomu wymaganego do podniesienia temperatury oceanów tropikalnych na powierzchni o około 10 stopni Celsjusza (20 stopni Fahrenheita), co odpowiadało ówczesnym warunkom.

Model odtwarza wynikające z tego dramatyczne zmiany w oceanach. Oceany straciły około 80 procent tlenu. Około połowa dna morskiego oceanów, głównie na głębszych głębokościach, stała się całkowicie pozbawiona tlenu.

Aby przeanalizować wpływ na gatunki morskie, naukowcy wzięli pod uwagę zmienną wrażliwość na tlen i temperaturę 61 współczesnych gatunków morskich – w tym skorupiaków, ryb, skorupiaków, koralowców i rekinów – korzystając z opublikowanych pomiarów laboratoryjnych. Oczekuje się, że tolerancja współczesnych zwierząt na wysoką temperaturę i niski poziom tlenu będzie podobna jak u zwierząt permskich, ponieważ ewoluowały one w podobnych warunkach środowiskowych. Następnie naukowcy połączyli cechy gatunku z symulacjami paleoklimatycznymi, aby przewidzieć geografię wyginięcia.

„Bardzo niewiele organizmów morskich pozostało w tych samych siedliskach, w których żyły – albo uciekały, albo ginęły” – mówi współautor Curtis Deutsch, profesor oceanografii.

Model pokazuje, że najmocniej ucierpiały organizmy najbardziej wrażliwe na tlen z dala od tropików. Wiele gatunków żyjących w tropikach również wyginęło w modelu, ale przewiduje on, że gatunki na dużych szerokościach geograficznych, zwłaszcza te o wysokim zapotrzebowaniu na tlen, zostały prawie całkowicie wytępione.

Podwójnie zabójczy

Aby przetestować tę prognozę, współautorzy Jonathan Payne i Erik Sperling z Uniwersytetu Stanforda przeanalizowali rozkłady późnopermskich skamieniałości z Paleoceanography Database, wirtualnego archiwum opublikowanych kolekcji skamielin. Zapis kopalny pokazuje, gdzie gatunki znajdowały się przed wyginięciem, a które zostały całkowicie wytępione lub ograniczone do części ich dawnego siedliska.

Zapis kopalny potwierdza, że ​​najbardziej ucierpiały gatunki z dala od równika.

„Podpisem tego mechanizmu zabijania, ocieplenia klimatu i utraty tlenu, jest ten geograficzny wzór, który jest przewidziany przez model, a następnie odkryty w skamielinach” – mówi Penn. „Porozumienie między nimi wskazuje, że ten mechanizm ocieplenia klimatu i utraty tlenu był główną przyczyną wyginięcia”.

Badanie opiera się na wcześniejszych pracach, które prowadził Deutsch, pokazując, że w miarę ocieplania się oceanów metabolizm zwierząt morskich przyspiesza, co oznacza, że ​​potrzebują więcej tlenu, podczas gdy cieplejsza woda zatrzymuje mniej. To wcześniejsze badanie pokazuje, jak cieplejsze oceany odpychają zwierzęta od tropików.

Nowe badanie łączy zmieniające się warunki oceaniczne z potrzebami metabolicznymi różnych zwierząt w różnych temperaturach. Wyniki pokazują, że najpoważniejsze skutki niedoboru tlenu dotyczą gatunków żyjących w pobliżu biegunów.

„Ponieważ metabolizm organizmów tropikalnych był już przystosowany do dość ciepłych warunków o niższej zawartości tlenu, mogły one oddalić się od tropików i znaleźć te same warunki gdzie indziej” – mówi Deutsch. „Ale jeśli organizm został przystosowany do zimnego, bogatego w tlen środowiska, wówczas te warunki przestały istnieć w płytkich oceanach”.

Tak zwane „martwe strefy”, które są całkowicie pozbawione tlenu, znajdowały się głównie poniżej głębokości, w których żyły gatunki i odgrywały mniejszą rolę we wskaźnikach przeżywalności.

„Pod koniec dnia okazało się, że rozmiar martwych stref naprawdę nie wydaje się być kluczem do wyginięcia” – mówi Deutsch. „Często myślimy o niedotlenieniu, całkowitym braku tlenu, jako o stanie, którego potrzebujesz, aby doprowadzić do powszechnej niezdatności do zamieszkania. Ale kiedy spojrzysz na tolerancję na niski poziom tlenu, większość organizmów można wykluczyć z wody morskiej przy poziomach tlenu, które nie są nawet bliskie beztlenowemu”.

Podobny do dzisiejszego

Ocieplenie prowadzące do niewystarczającej ilości tlenu wyjaśnia ponad połowę utraty różnorodności morskiej. Autorzy twierdzą, że inne zmiany, takie jak zakwaszenie lub przesunięcia w produktywności organizmów fotosyntetycznych, prawdopodobnie działały jako dodatkowe przyczyny.

Sytuacja w późnym permie – wzrost emisji gazów cieplarnianych w atmosferze, które powodują wzrost temperatury na Ziemi – jest podobna do dzisiejszej.

„W scenariuszach emisji „business as usual”, do roku 2100 ocieplenie górnych warstw oceanu zbliży się do 20% ocieplenia w późnym permie, a do roku 2300 osiągnie od 35 do 50% – mówi Penn.

„Badanie to podkreśla potencjał masowego wymierania wynikającego z podobnego mechanizmu w antropogenicznej zmianie klimatu”.

Badanie pojawia się w nauka. Badania sfinansowały Fundacja Gordona i Betty Moore oraz Narodowa Fundacja Nauki.

Źródło: uniwersytet Waszyngtoński

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon