Największe masowe wyginięcie w historii Ziemi około 251 milionów lat temu poprzedziły podwyższone wskaźniki wyginięcia przed głównym wydarzeniem, a następnie nastąpiło opóźnione ożywienie, które trwało miliony lat. Nowe badania przeprowadzone przez dwóch naukowców z University of Washington sugerują, że gwałtowny spadek poziomu tlenu w atmosferze był prawdopodobnie głównym powodem zarówno podwyższonego wskaźnika ekstynkcji, jak i bardzo powolnego odzyskiwania.
Ziemia w tym czasie była jeszcze zgromadzona na superkontynencie zwanym Pangea, a większość lądów nad poziomem morza stała się niezdatna do zamieszkania, ponieważ niski poziom tlenu utrudniał oddychanie większości organizmom, powiedział Raymond Huey, profesor biologii UW.
Co więcej, w wielu przypadkach pobliskie populacje tego samego gatunku zostały odcięte od siebie, ponieważ nawet przełęcze na niskich wysokościach miały za mało tlenu, aby zwierzęta mogły przejść z jednej doliny do drugiej. Huey powiedział, że fragmentacja populacji prawdopodobnie zwiększyła wskaźnik wyginięcia i spowolniła powrót do zdrowia po masowym wymieraniu.
„Biolodzy wcześniej myśleli o fizjologicznych konsekwencjach niskiego poziomu tlenu w późnym okresie permu, ale nie o tych biogeograficznych” - powiedział.
Zawartość tlenu w atmosferze, obecnie około 21 procent, była bardzo bogata w 30 procentach we wczesnym okresie permu. Jednak poprzednie modelowanie cyklu węgla przez Roberta Bernera z Yale University obliczało, że tlen atmosferyczny zaczął spadać wkrótce potem, osiągając około 16 procent pod koniec permu i osiągając najniższy poziom poniżej 12 procent około 10 milionów lat w okresie triasu.
„Tlen spadł z najwyższego poziomu do najniższego poziomu w ciągu zaledwie 20 milionów lat, co jest dość szybkie, a zwierzętom, które kiedyś były w stanie dość łatwo przejść przez górskie przełomy, nagle gwałtownie ograniczono ruchy”, powiedział Huey.
Obliczył, że kiedy poziom tlenu osiągnie 16 procent, oddychanie na poziomie morza przypominałoby dzisiaj próbę oddychania na szczycie góry o wysokości 9200 stóp. We wczesnym okresie triasu zawartość tlenu na poziomie morza mniejsza niż 12 procent byłaby taka sama, jak obecnie w cienkim powietrzu na wysokości 17 400 stóp, wyższa niż jakiekolwiek stałe ludzkie mieszkanie. Oznacza to, że nawet zwierzęta na poziomie morza byłyby narażone na tlen.
Paleontolog Huey i UW Peter Ward są autorami artykułu szczegółowo opisującego pracę, opublikowanego 15 kwietnia w czasopiśmie Science. Prace były wspierane przez granty z National Science Foundation i National Aeronautics and Space Administration's Astrobiology Institute.
Naukowcy powiedzieli, że zawartość tlenu w atmosferze nie tylko spada pod koniec permu, ale także rośnie poziom dwutlenku węgla, co prowadzi do globalnego ocieplenia klimatu.
„Spadek temperatury tlenu i ocieplenia byłby podwójnie stresujący dla późnych zwierząt permskich”, powiedział Huey. „W miarę ocieplania się klimatu wzrasta temperatura ciała i tempo metabolizmu. Oznacza to, że zapotrzebowanie na tlen rośnie, więc zwierzęta będą musiały stawić czoła zwiększonemu zapotrzebowaniu na tlen i zmniejszonej podaży. To tak, jakby zmusić sportowców do więcej ćwiczeń, ale dać im mniej jedzenia. Będą mieli kłopoty ”.
Ward był głównym autorem artykułu opublikowanego w Science na początku tego roku, prezentującego dowody na to, że wskaźniki ekstynkcji kręgowców lądowych były podwyższone w późnym permie, prawdopodobnie z powodu zmian klimatu, a ich kulminacją było masowe wyginięcie pod koniec permu. Wydarzenie, często nazywane „Wielkim Umieraniem”, było największym masowym wyginięciem w historii Ziemi, zabijając 90 procent życia morskiego i prawie trzy czwarte roślin lądowych i zwierząt.
Ward powiedział, że paleontolodzy wcześniej zakładali, że Pangea jest nie tylko superkontynentem, ale także „autostradą”, na której gatunki napotykają niewiele przeszkód podczas przemieszczania się z jednego miejsca do drugiego.
Jednak wydaje się, że znacznie zredukowany tlen faktycznie stworzył nieprzekraczalne bariery, które wpływały na zdolność zwierząt do poruszania się i przetrwania, powiedział.
„Jeśli to prawda, myślę, że musimy cofnąć się i spojrzeć na tlen i jego rolę w ewolucji oraz na rozwój różnych gatunków” - powiedział Ward. „Możesz przejść bez jedzenia przez kilka tygodni. Możesz przejść bez wody przez kilka dni. Jak długo możesz wytrzymać bez tlenu, kilka minut? Nie ma nic o większym efekcie ewolucyjnym niż tlen ”.
Oryginalne źródło: UW News Release
