Wszyscy wiedzą o wyginięciu dinozaurów. Najgorsze wyginięcie było spowodowane szybkim wzrostem temperatury.
Najsilniejsze wyginięcie na Ziemi miało miejsce na długo przed uderzeniem zabójczej asteroidy, która zniszczyła dinozaury. Zdarzyło się to około 252 mln lat temu i oznaczało koniec okresu zwanego permem. Wygaśnięcie jest znane jako Wydarzenie Permian-Triasowe, Wygaśnięcie End-Permian, lub prościej, „The Great Dying”. Do 70% kręgowców lądowych i do 96% wszystkich gatunków morskich wyginęło podczas Wielkiego Umierania.
Jak to się stało? Czy to może się powtórzyć?
„Badanie to wskazuje na możliwość masowego wymierania wynikającego z podobnego mechanizmu w warunkach antropogenicznych zmian klimatu”. - główny autor Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Naukowcy ciężko pracowali, aby zrozumieć przyczynę najgorszego wyginięcia w historii Ziemi. Ale ciężko jest zebrać dowody z czegoś, co wydarzyło się ponad 250 milionów lat. Ślady po wydarzeniach, które dawno temu były ukryte w skale, a znaczna część tej starej skały została podbita. Nie ma pistoletu do palenia jak ogromny krater. Są tylko drobiazgi. Jeden szczególny dowód jest szczególnie przekonujący: dowody kopalne pokazujące rozmieszczenie gatunków morskich, które wyginęły, w porównaniu z tymi, które nie wymarły.
Nowe badanie opublikowane w Science zeruje zapis kopalny i pokazuje, że winowajcą Wielkiego Umierania była zmiana klimatu. I chociaż zmiana klimatu w tym czasie była prawdopodobnie spowodowana przez wulkany, konsekwencje są jasne: zmiany klimatu, czy to spowodowane przez wulkany, czy coś innego, mogą spowodować katastrofalne wyginięcie tak samo złe, jak i gorsze niż uderzenie asteroidy.
Artykuł zatytułowany jest „Niedotlenienie zależne od temperatury wyjaśnia biogeografię i nasilenie eksterminacji mas morskich w końcowym permie”. Głównym autorem jest Justin Penn ze School of Oceanography na University of Washington. W badaniu Penn i jego współautorzy doszli do wniosku, że rosnące temperatury oceanów i towarzyszące temu niedotlenienie spowodowały Wielkie Umieranie, a także prawdopodobnie inne wyginięcia.
„… Ocieplenie klimatu i utrata tlenu były główną przyczyną wyginięcia.” - Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Mnóstwo dowodów pokazuje, że mechanizmem stojącym za tą zmianą klimatu były wulkany. Podstawowym efektem wulkanów był ocieplający się klimat ze względu na gazy cieplarniane, które wtryskiwały do atmosfery. Wulkany miały inne skutki, ale kluczem jest ocieplenie. Powodowało to znaczne ocieplenie oceanów.
Naukowcy połączyli modelowanie klimatu z zapisem kopalnym, aby dojść do wniosku. Modelowali klimat na podstawie Ziemi tuż przed wyginięciem, gdy istniał jeden kontynent o nazwie Pangea, a temperatura i poziom tlenu w oceanie były podobne do dzisiejszych. W swoim modelu wprowadzają także wrażliwość na temperaturę i tlen 61 współczesnych gatunków morskich, w tym skorupiaków, ryb, skorupiaków, koralowców i rekinów. Warunki przed Wielkim Umieraniem były podobne do warunków obecnie, więc wrażliwość tych 61 współczesnych gatunków reprezentuje gatunek w czasie największego wyginięcia na Ziemi.
Następnie podnieśli temperaturę o 10 stopni, dopasowując zmianę temperatury o 252 mya. Rezultat dał im obraz geograficzny Wielkiego Umierania.
„Bardzo niewiele organizmów morskich żyło w tych samych siedliskach, w których żyły - uciekły lub zginęły” - powiedział drugi autor Curtis Deutsch, profesor oceanografii na UW. W symulacji gatunki o dużych szerokościach geograficznych zostały prawie całkowicie zniszczone, a niektóre gatunki bliżej równika przeżyły.
„Po raz pierwszy dokonaliśmy mechanistycznej prognozy dotyczącej tego, co spowodowało wyginięcie, które można bezpośrednio przetestować na podstawie zapisu kopalnego, co następnie pozwala nam przewidywać przyczyny wyginięcia w przyszłości”, powiedział pierwszy autor Justin Penn , doktorant UW z oceanografii.
Niektóre starożytne skały dna morskiego wciąż znajdują się w okolicy od najgorszego wyginięcia Ziemi na poziomie 252 milionów lat temu i zawierają dowody samego wyginięcia. Był dobrze prosperujący i różnorodny ekosystem morski, a potem pas zwłok. I Ziemia potrzebowała milionów lat, aby się urozmaicić i ponownie rozkwitnąć. Po otrzymaniu wyników symulacji naukowcy porównali ją z zachowanymi zapisami kopalnymi.
Zapis kopalny pokazuje, gdzie gatunki wyginęły przed wyginięciem, a które zostały całkowicie wymazane lub ograniczone do ułamka dawnego siedliska. A zapis kopalny potwierdza to, co odkryli naukowcy: najbardziej ucierpiały gatunki najbardziej oddalone od równika.
Zimna woda zawiera więcej tlenu niż cieplejsza woda, to podstawowa nauka. Gatunki przystosowane do zimniejszych klimatów, z dala od równika, wymagają więcej tlenu do przetrwania niż gatunki przystosowane do cieplejszych wód w pobliżu równika. Zapisy morskich skamielin pokazują, że gatunki morskie znajdujące się dalej od równika cierpiały gorzej niż te znajdujące się bliżej równika.
Gdy klimat się ocieplił i poziom tlenu w oceanie spadł, pierwsi wymarli gatunki wymagające większej ilości tlenu. Gatunki znajdujące się bliżej równika miały dokąd pójść: mogli opuścić równik i znaleźć wodę o poziomach tlenu, do których byli przyzwyczajeni. A przynajmniej niektóre z nich mogłyby. Ale dla tych, którzy znajdowali się dalej na północ i południe od równika, nie było dokąd pójść.
„Ponieważ metabolizm organizmów tropikalnych został już przystosowany do dość ciepłych warunków o niższej zawartości tlenu, mogliby odejść od tropików i znaleźć te same warunki gdzie indziej”. - Curtis Deutsch, współautor, profesor nadzwyczajny oceanografii UW.
„Ponieważ metabolizm organizmów tropikalnych był już przystosowany do dość ciepłych warunków o niższej zawartości tlenu, mogliby odejść od tropików i znaleźć te same warunki gdzie indziej” - powiedział Deutsch. „Ale jeśli organizm przystosowano do zimnego, bogatego w tlen środowiska, wówczas warunki te przestałyby istnieć w płytkich oceanach”.
Ocieplające się oceany były podwójnym uderzeniem w gatunki morskie. W miarę ocieplenia oceanów nie tylko spadł poziom tlenu, ale przyspieszył metabolizm gatunków morskich i potrzebowali więcej tlenu. Kluczową koncepcją jest tutaj stosunek podaży i zapotrzebowania na O2 zależny od temperatury. Współczynnik ten, zwany Indeksem Metabolicznym, mierzy zakres środowiskowy aktywności tlenowej i jest regulowany przez warunki oceaniczne, a także cechy wrażliwości termicznej i hipoksji, które są różne u różnych gatunków. Jeśli Indeks Metaboliczny dla określonego gatunku spadnie poniżej minimalnego wymogu, po prostu nie może oddychać i umiera.
„Charakterystyczną cechą tego mechanizmu zabijania, ocieplenia klimatu i utraty tlenu, jest ten model geograficzny, który został przewidziany przez model, a następnie odkryty w skamielinach” - powiedział Penn. „Zgodność między nimi wskazuje, że ten mechanizm ocieplenia klimatu i utraty tlenu był główną przyczyną wyginięcia.”
Powodowane ociepleniem i brakiem tlenu nie było jedynym czynnikiem wymierania, ale wyjaśnia ponad połowę strat różnorodności morskiej. Według autorów inne zmiany, takie jak zakwaszenie lub zmiany wydajności organizmów fotosyntetycznych, prawdopodobnie działały jako dodatkowe przyczyny.
Co to oznacza dla przyszłości? Jeśli ocieplenie było główną przyczyną Wielkiego Umierania, najgorszego wyginięcia w historii Ziemi, ocieplenie może ponownie doprowadzić do wyginięcia. W rzeczywistości już jest.
Poziomy gazów cieplarnianych wzrosły w Permie i rosną dzisiaj. Oczywiście nie z wulkanów, ale z ludzi.
„W scenariuszach emisji, jak zwykle, do 2100 ocieplenia w górnym oceanie zbliży się do 20 procent ocieplenia w późnym permie, a do 2300 roku osiągnie od 35 do 50 procent”, powiedział Penn. „Badanie to wskazuje na możliwość masowego wymierania wynikającego z podobnego mechanizmu w warunkach antropogenicznych zmian klimatu”.
Obecnie przeżywamy wydarzenie wymierania, zwane zagładą holoceńską. Uważa się to za szóste wyginięcie, ponieważ w ciągu ostatnich 600 milionów lat było ich pięć. Zagłada holoceńska obejmuje rośliny i zwierzęta, w tym ssaki, ptaki, płazy, gady i stawonogi. Nie wszystko jest napędzane ciepłym klimatem, ale niektóre z nich są. Utrata bioróżnorodnych siedlisk z działalności człowieka jest osobną przyczyną. Niemniej jednak jest to wyginięcie. Naukowcy uważają, że obecny wskaźnik wyginięcia gatunków roślin i zwierząt jest od 100 do 1000 razy większy niż naturalny wskaźnik wyginięcia.
Dopiero okaże się, jak cieplejszy będzie nasz klimat i ile gatunków doprowadzi do wyginięcia. Miejmy nadzieję, że można wprowadzić niezbędne zmiany, aby uniknąć najgorszego z tego, co ma nadejść. I miejmy nadzieję, że nie ma zbyt wielu erupcji wulkanicznych.
- Informacja prasowa: największe wyginięcie w historii Ziemi spowodowane globalnym ociepleniem pozostawiającym zwierzęta oceaniczne z trudem łapiące oddech
- Artykuł badawczy: Niedotlenienie zależne od temperatury wyjaśnia biogeografię i nasilenie eksterminacji mas morskich w końcowym permie
- Wpis w Wikipedii: Zagłada holocenu
- Artykuł badawczy: Niezrozumiany szósty masowy wymieranie
- Artykuł badawczy: Szacowanie normalnego poziomu tła wymierania gatunków
