Согласно новому исследованию, глобальное потепление, из-за которого животные не могли дышать, привело к вымиранию пермских масс в океанах.

Исследователи сообщают, что по мере повышения температуры и ускорения метаболизма морских животных в более теплых водах не хватало кислорода для выживания.

Крупнейшее вымирание в истории Земли ознаменовало конец пермского периода, около 252 миллиона лет назад. Задолго до динозавров серия массивных извержений вулканов в Сибири в основном уничтожила растения и животных, населявших нашу планету.

Иллюстрация иллюстрирует процент морских животных, вымерших в конце пермской эры по широте, по модели (черная линия) и по записи окаменелостей (синие точки). В тропиках выжил больший процент морских животных, чем на полюсах. Цвет воды показывает изменение температуры, при этом красный цвет сильнее всего нагревается, а желтый - меньше.

На вершине находится суперконтинент Пангея с массивными вулканическими извержениями, выделяющими углекислый газ. Изображения под линией представляют некоторые из процентов 96 морских видов, погибших во время события. [Включает окаменелые рисунки Эрнста Геккеля / Викимедиа; Фото синего краба от Wendy Kaveney / Flickr; Ханс-Петтер Фьельд / Викимедиа, фото Атлантической трески; Фото Джона Уайта / CalPhotos.] В камере наутилуса (Фото: Джастин Пенн и Кертис Дойч / Вашингтон). Окаменелости в древних морских породах показывают процветающую и разнообразную морскую экосистему, а затем множество трупов. Некоторый процент морских видов 96 был уничтожен во время «Великой смерти», за которой последовали миллионы лет, когда жизнь должна была еще больше размножаться и диверсифицироваться.

До сих пор обсуждается то, что делало океаны неприемлемыми для жизни: высокая кислотность воды, отравление металлами и сульфидами, полное отсутствие кислорода или просто более высокие температуры.

«Беги или погибай»

«Это первый случай, когда мы сделали механистический прогноз о причинах вымирания, который можно напрямую проверить с помощью окаменелости, который затем позволяет нам делать прогнозы о причинах вымирания в будущем», - говорит соавтор Джастин Пенн. докторант по океанографии в Вашингтонском университете.

Исследователи управляли климатической моделью с конфигурацией Земли во время Перми, когда массы земли были объединены в суперконтиненте Пангея. До того, как продолжающиеся извержения вулканов в Сибири создали планету парниковых газов, температура и уровень кислорода в океанах были такими же, как сегодня. Затем исследователи подняли парниковые газы в модели до уровня, необходимого для повышения температуры тропического океана на поверхности на несколько градусов 10 градусов по Цельсию (20 градусов по Фаренгейту), что соответствовало условиям того времени.

Модель воспроизводит результирующие драматические изменения в океанах. Океаны потеряли около 80 процентов своего кислорода. Около половины морского дна океанов, в основном на более глубоких глубинах, стало полностью бескислородным.

Чтобы проанализировать воздействие на морские виды, исследователи рассмотрели различную чувствительность к кислороду и температуре современных морских видов 61 - включая ракообразных, рыб, моллюсков, кораллов и акул - с использованием опубликованных лабораторных измерений. Ожидается, что устойчивость современных животных к высокой температуре и низкому содержанию кислорода будет аналогична пермским животным, поскольку они эволюционировали в аналогичных условиях окружающей среды. Затем исследователи объединили признаки вида с имитацией палеоклимата, чтобы предсказать географию исчезновения.

«Очень немногие морские организмы оставались в тех же средах обитания, в которых они жили - это было либо бегство, либо гибель», - говорит соавтор Кертис Дойч, доцент океанографии.

Модель показывает, что больше всего пострадали организмы, наиболее чувствительные к кислороду, найденные вдали от тропиков. Многие виды, которые жили в тропиках, также вымерли в модели, но она предсказывает, что высокоширотные виды, особенно те, которые имеют высокие потребности в кислороде, были почти полностью уничтожены.

Вдвойне смертельно

Чтобы проверить это предсказание, соавторы Джонатан Пейн и Эрик Сперлинг из Стэнфордского университета проанализировали распределения позднепермских ископаемых из базы данных Paleoceanography, виртуального архива опубликованных коллекций ископаемых. Данные окаменелости показывают, где виды были до исчезновения, и которые были полностью уничтожены или ограничены частью их прежней среды обитания.

Ископаемые данные подтверждают, что виды, находящиеся вдали от экватора, пострадали больше всего во время этого события.

«Характерным признаком этого механизма уничтожения, потепления климата и потери кислорода является географический паттерн, который был предсказан моделью и затем обнаружен в окаменелостях», - говорит Пенн. «Соглашение между ними указывает на то, что этот механизм потепления климата и потери кислорода был основной причиной исчезновения».

Исследование основано на предыдущей работе, проведенной Дойчем, которая показала, что по мере нагревания океанов ускоряется обмен веществ у морских животных, что означает, что им требуется больше кислорода, а более теплая вода - меньше. Это раннее исследование показывает, как теплые океаны отталкивают животных от тропиков.

Новое исследование объединяет изменяющиеся условия океана с метаболическими потребностями различных животных при разных температурах. Результаты показывают, что наиболее серьезные последствия недостатка кислорода относятся к видам, живущим вблизи полюсов.

«Поскольку метаболизм тропических организмов уже был адаптирован к довольно теплым условиям с низким содержанием кислорода, они могли отойти от тропиков и найти такие же условия где-то еще», - говорит Дойч. «Но если организм был приспособлен к холодной, богатой кислородом среде, то эти условия перестали существовать в мелких океанах».

Так называемые «мертвые зоны», которые полностью лишены кислорода, были в основном ниже глубины, где обитали виды, и играли меньшую роль в показателях выживаемости.

«В конце концов, оказалось, что размер мертвых зон на самом деле не является ключевым фактором исчезновения», - говорит Дойч. «Мы часто думаем об аноксии, полном отсутствии кислорода, как о состоянии, которое необходимо для того, чтобы обрести широкую непригодность для жизни. Но если вы посмотрите на допустимость низкого содержания кислорода, большинство организмов могут быть исключены из морской воды при уровнях кислорода, не близких к бескислородным ».

Похож на сегодня

Потепление, приводящее к недостатку кислорода, объясняет более половины потерь морского разнообразия. Авторы говорят, что другие изменения, такие как подкисление или сдвиги в продуктивности фотосинтезирующих организмов, вероятно, послужили дополнительными причинами.

Ситуация в поздней Перми - увеличение количества парниковых газов в атмосфере, которые создают более высокие температуры на Земле - похожа на сегодняшнюю.

«Согласно обычным сценариям выбросов, потепление 2100 в верхнем океане приблизится к проценту потепления 20 в поздней Перми, а к году 2300 достигнет между процентами 35 и 50», - говорит Пенн.

«Это исследование подчеркивает потенциал массового вымирания, возникающего в результате аналогичного механизма в условиях антропогенного изменения климата».

Исследование появляется в Наука, Фонд Гордона и Бетти Мур и Национальный научный фонд финансировали исследование.

Источник: Университет Вашингтона

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon