Все знают о вымирании динозавров. Худшее вымирание было вызвано быстрым повышением температуры.
Самое серьезное вымирание Земли произошло задолго до того, как астероид-убийца уничтожил динозавров. Это произошло около 252 млн. Лет назад и ознаменовало конец так называемого пермского периода. Вымирание известно как событие исчезновения пермско-триасового периода, вымирание конца перми или, проще говоря, «Великое умирание». Во время Великой смерти умирали до 70% наземных позвоночных и до 96% всех морских видов.
Как это произошло? Может ли это случиться снова?
«В этом исследовании подчеркивается возможность массового вымирания, возникающего в результате аналогичного механизма в условиях антропогенного изменения климата». - ведущий автор Джастин Пенн, Школа океанографии, Вашингтонский университет.
Ученые упорно трудились, чтобы понять причину худшего вымирания в истории Земли. Но трудно собрать воедино доказательства того, что произошло за 250 млн. Лет. Подсказки от событий, которые давным-давно спрятаны в скале, и большая часть той старой породы была покорита. Там нет курящего пистолета, как огромный кратер. Есть только кусочки улик. Одно конкретное доказательство особенно убедительно: ископаемые свидетельства, показывающие распределение вымерших морских видов по сравнению с теми, которые этого не сделали.
Новое исследование, опубликованное в Science, посвящено ископаемым и показывает, что виновником Великой смерти было изменение климата. И хотя изменение климата в то время, вероятно, было вызвано вулканами, последствия очевидны: изменение климата, вызванное вулканами или чем-то еще, может вызвать катастрофическое вымирание, столь же сильное, как и астероидное воздействие, или даже хуже.
Статья озаглавлена «Температурно-зависимая гипоксия объясняет биогеографию и тяжесть вымирания конечной пермской морской массы». Ведущий автор - Джастин Пенн из Школы океанографии в Вашингтонском университете. В исследовании Пенн и его соавторы пришли к выводу, что повышение температуры океана и сопровождающая его гипоксия привели к Великому умиранию и, вероятно, к другим исчезновениям.
«… Потепление климата и потеря кислорода были основной причиной исчезновения». - Джастин Пенн, Школа океанографии, Вашингтонский университет.
Тонна свидетельств показывает, что механизмом этого изменения климата были вулканы. Основным воздействием вулканов было потепление климата, вызванное выбросом парниковых газов в атмосферу. У вулканов были другие эффекты, но потепление - ключ. Это вызвало значительное нагревание океанов.
Исследователи объединили моделирование климата с данными окаменелости, чтобы прийти к их заключению. Они смоделировали климат на основе Земли незадолго до исчезновения, когда существовал единый континент, называемый Пангея, и когда температура океана и уровень кислорода были подобны сегодняшним. В своей модели они также вводят чувствительность к температуре и кислороду у 61 современного морского вида, включая ракообразных, рыбу, моллюсков, кораллы и акул. Условия до Великой смерти были похожи на условия в настоящее время, поэтому чувствительность этих 61 современного вида представляет собой вид во время наихудшего вымирания Земли.
Затем они подняли температуру на 10 градусов, соответствуя изменению температуры на 252 млн лет. Результат дал им географическую картину Великой смерти.
«Очень немногие морские организмы оставались в тех же средах обитания, в которых они жили - это было либо бегство, либо гибель», - сказал второй автор Кертис Дойч, доцент UW по океанографии. При моделировании высокоширотные виды были почти полностью уничтожены, в то время как некоторые виды ближе к экватору выжили.
«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», - сказал первый автор Джастин Пенн. UW докторант в области океанографии.
Некоторые древние породы морского дна все еще находятся вокруг худшего вымирания Земли 252 млн лет назад, и они являются свидетельством самого вымирания. Была процветающая и разнообразная морская экосистема, а затем множество трупов. И потребовались миллионы лет, чтобы Земля разносторонне развивалась и процветала. Получив результаты моделирования, ученые сравнили его с сохранившимися записями окаменелостей.
Данные окаменелости показывают, где виды были до исчезновения, и которые были полностью уничтожены или ограничены частью их прежней среды обитания. И ископаемые данные подтверждают то, что обнаружили исследователи: виды, наиболее удаленные от экватора, пострадали больше всего.
Холодная вода содержит больше кислорода, чем теплая вода, это фундаментальная наука. Для видов, которые приспособлены к более холодным климатам, далеко от экватора, для выживания требуется больше кислорода, чем для видов, приспособленных к более теплым водам вблизи экватора. Данные морских ископаемых показывают, что морские виды, удаленные от экватора, пострадали хуже, чем те, кто находился ближе к экватору.
Когда климат прогрелся и уровень кислорода в океане упал, первыми вымерли те виды, которым требовалось больше кислорода. Виды, находящиеся ближе к экватору, должны были куда-то идти: они могли покинуть экватор и найти воду с уровнями кислорода, к которым они привыкли. Или, по крайней мере, некоторые из них могли бы. Но тем, кто дальше на север и юг от экватора, идти было некуда.
«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-нибудь еще». - Кертис Дойч, соавтор UW доцент океанографии.
«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-нибудь еще», - сказал Дойч. «Но если организм был приспособлен к холодной, богатой кислородом среде, то эти условия перестали существовать в мелких океанах».
Потепление океанов было двойным ударом для морских видов. По мере нагревания океанов не только снижался уровень кислорода, но и ускорялся метаболизм морских видов, и им требовалось больше кислорода. Ключевой концепцией здесь является соотношение температурного спроса и предложения O2. Это соотношение, называемое Метаболическим индексом, измеряет объем аэробной активности в окружающей среде и определяется условиями океана, а также характеристиками чувствительности к температуре и гипоксии, которые различаются у разных видов. Если метаболический индекс для определенного вида падает ниже их минимального требования, они просто не могут дышать, и они отмирают.
«Характерным признаком этого механизма уничтожения, потепления климата и потери кислорода, является этот географический паттерн, который был предсказан моделью и затем обнаружен в окаменелостях», - сказал Пенн. «Соглашение между ними указывает на то, что этот механизм потепления климата и потери кислорода был основной причиной исчезновения».
Потепление и нехватка кислорода, вызванные этим, были не единственным фактором исчезновения, но они объясняют более половины потерь морского разнообразия. По мнению авторов, другие изменения, такие как подкисление или сдвиги продуктивности фотосинтезирующих организмов, скорее всего, послужили дополнительными причинами.
Что это значит для будущего? Если потепление было главной причиной Великого умирания, худшего вымирания в истории Земли, то потепление может снова привести к вымиранию. На самом деле это уже есть.
Уровень парниковых газов в Перми вырос, и сегодня они растут. Не от вулканов конечно, но от людей.
«Согласно обычным сценариям выбросов, к 2100 году потепление в верхних слоях океана приблизится к 20 процентам потепления в поздней Перми, а к 2300 году оно достигнет 35–50 процентов», - сказал Пенн. «В этом исследовании подчеркивается возможность массового вымирания, возникающего в результате аналогичного механизма в условиях антропогенного изменения климата».
Сейчас мы переживаем событие вымирания, называемое вымиранием голоцена. Это считается шестым исчезновением, потому что за последние 600 миллионов лет было пять других. Вымирание голоцена охватывает растения и животных, включая млекопитающих, птиц, земноводных, рептилий и членистоногих. Это не все обусловлено потеплением климата, но отчасти это так. Потеря среды обитания биоразнообразия от человеческой деятельности является отдельной причиной. Но это вымирание, тем не менее. Ученые считают, что нынешние темпы вымирания видов растений и животных в 100-1000 раз превышают естественные фоновые темпы вымирания.
Еще неизвестно, насколько теплее станет наш климат, и сколько видов исчезнет. Будем надеяться, что необходимые изменения могут быть сделаны, чтобы избежать худшего из того, что произойдет И будем надеяться, что извержений вулканов не слишком много.
- Пресс-релиз: Самое большое вымирание в истории Земли, вызванное глобальным потеплением, заставляющее морских животных задыхаться
- Научно-исследовательская работа: Гипоксия, зависящая от температуры, объясняет биогеографию и тяжесть вымирания морских обитателей в конце Перми
- Статья в Википедии: Вымирание голоцена
- Исследовательская работа: неправильно истолкованное шестое массовое вымирание
- Научно-исследовательская работа: оценка нормальной фоновой скорости исчезновения видов
