Badacze ze Stanford University wyjaśnili, dlaczego część organizmów morskich przetrwała największe masowe wymieranie w historii Ziemi, podczas gdy inne grupy niemal całkowicie zniknęły. Kluczowe znaczenie miało połączenie gwałtownego wzrostu temperatury oceanów, spadku zawartości tlenu oraz różnic w metabolizmie zwierząt, pisze geopolityka.org, powołując się na rmf24.
Wyniki analiz opublikowano w czasopiśmie naukowym „Proceedings of the National Academy of Sciences”. Badanie obejmowało zarówno grupy organizmów, które szczególnie mocno ucierpiały podczas katastrofy permsko-triasowej, jak i zwierzęta, które lepiej poradziły sobie z nagłą zmianą warunków środowiskowych.
Wielkie wymieranie zniszczyło większość życia na Ziemi
Wymieranie permsko-triasowe wydarzyło się około 252 milionów lat temu. Było najpoważniejszym kryzysem biologicznym znanym z historii naszej planety.
Według szacunków z powierzchni Ziemi zniknęło wówczas około:
- 96 proc. gatunków żyjących w morzach,
- 70 proc. gatunków zwierząt lądowych.
Katastrofa zakończyła erę dominacji wielu paleozoicznych organizmów. Szczególnie dotknięte zostały zwierzęta osiadłe, żyjące na dnie mórz i charakteryzujące się stosunkowo powolnym tempem przemiany materii.
Do tej grupy należały między innymi ramienionogi oraz liliowce, nazywane również krynoidami. Przez setki milionów lat stanowiły one jeden z podstawowych elementów morskich ekosystemów.
Masowe erupcje wulkaniczne zmieniły klimat i oceany
Za początek katastrofy uznaje się rozległą aktywność wulkaniczną, która doprowadziła do uwolnienia ogromnych ilości gazów cieplarnianych. Rosnące stężenie dwutlenku węgla spowodowało gwałtowne ocieplenie klimatu.
Zmiany objęły również środowisko morskie. Temperatura wody wzrosła, natomiast ilość rozpuszczonego w niej tlenu zaczęła spadać. Oceany stały się miejscem coraz trudniejszym do życia, szczególnie dla organizmów, które nie były w stanie szybko przystosować procesów fizjologicznych do nowych warunków.
Badacze wskazują, że właśnie równoczesne wystąpienie wysokiej temperatury i niedoboru tlenu wywołało wyjątkowo silną presję biologiczną.
Metabolizm decydował o szansach na przetrwanie
Zespół ze Stanford University wykazał, że reakcja organizmów na zmiany klimatyczne była ściśle związana z ich metabolizmem. Pojęcie to obejmuje wszystkie procesy chemiczne zachodzące w ciele, które umożliwiają między innymi pozyskiwanie energii, oddychanie, wzrost i regenerację.
Zwierzęta o powolnym metabolizmie potrafiły funkcjonować w chłodnych wodach o stosunkowo małej zawartości tlenu. Problem pojawiał się jednak wraz ze wzrostem temperatury.
Cieplejsza woda przyspieszała procesy zachodzące w organizmach i zwiększała ich zapotrzebowanie na tlen. Jednocześnie tlenu w oceanach było coraz mniej. Organizmy o wolnej przemianie materii nie były w stanie dostosować się do tych zmian wystarczająco szybko.
W rezultacie ramienionogi, liliowce oraz inne osiadłe zwierzęta denne zaczęły masowo wymierać.
Ryby, ślimaki i małże lepiej poradziły sobie z kryzysem
Nie wszystkie grupy zwierząt poniosły równie duże straty. Mięczaki, w tym małże i ślimaki, utraciły około połowy swoich gatunków. W porównaniu z niemal całkowitą zagładą niektórych organizmów paleozoicznych oznaczało to znacznie większą odporność.
Lepsze zdolności adaptacyjne wykazały przede wszystkim zwierzęta bardziej aktywne i ruchliwe. Należały do nich:
- ryby,
- ślimaki,
- małże,
- jeżowce,
- rozgwiazdy.
Organizmy te miały szybszy metabolizm oraz sprawniejsze mechanizmy pobierania i wykorzystywania tlenu. Dzięki temu łatwiej reagowały na nagłe ocieplenie i pogarszające się warunki panujące w wodzie.
Po zakończeniu wielkiego wymierania to właśnie bardziej ruchliwe zwierzęta zaczęły dominować w ekosystemach morskich.
Katastrofa zmieniła skład oceanicznej fauny
Przed wymieraniem permsko-triasowym oceany były w dużej mierze zamieszkane przez osiadłe organizmy o powolnym metabolizmie. Ramienionogi, liliowce, niektóre koralowce i ukwiały tworzyły rozbudowane zbiorowiska denne.
Po katastrofie ich miejsce zajęły zwierzęta o większej aktywności i szybszej przemianie materii. Zmiana ta wpłynęła na skład morskiej fauny na kolejne miliony lat.
Jej skutki są widoczne również współcześnie. Na plażach znacznie częściej znajdowane są muszle małży i ślimaków niż szczątki ramienionogów.
Obecnie nauka zna około 400 gatunków ramienionogów. Dla porównania liczba gatunków małży jest szacowana na 10–15 tysięcy.
Eksperymenty prowadzono w terenie i laboratorium
Badanie oparto na analizach fizjologicznych różnych grup zwierząt morskich. Część prac terenowych przeprowadzono na wyspach San Juan w stanie Waszyngton, gdzie nadal występują ramienionogi.
Naukowcy mierzyli zużycie tlenu przez poszczególne organizmy oraz sprawdzali, jak ich metabolizm reaguje na stopniowy wzrost temperatury wody. Eksperymenty prowadzono zarówno w środowisku naturalnym, jak i w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
Wyniki potwierdziły, że organizmy przypominające faunę paleozoiczną mogły dobrze funkcjonować w chłodnych wodach o niskim stężeniu tlenu. Po podniesieniu temperatury ich zapotrzebowanie na tlen rosło jednak szybciej niż zdolność organizmu do jego pozyskiwania.
Cieplejsza woda oznaczała coraz mniej dostępnego tlenu
Mechanizm wymierania był związany z jednoczesnym działaniem kilku czynników. Wzrost temperatury przyspieszał metabolizm zwierząt, a tym samym zwiększał ich zapotrzebowanie energetyczne.
Jednocześnie cieplejsza woda mogła przechowywać mniej rozpuszczonego tlenu. Organizmy potrzebowały więc coraz większej jego ilości w środowisku, w którym stawał się on coraz trudniej dostępny.
Najbardziej narażone były zwierzęta o ograniczonej mobilności i niewielkich możliwościach fizjologicznego przystosowania się do gwałtownych zmian. Bardziej aktywne gatunki mogły skuteczniej oddychać, przemieszczać się i poszukiwać obszarów zapewniających lepsze warunki.
Badanie wskazuje podobieństwa do współczesnego ocieplenia
Autorzy badania zwracają uwagę, że przed rozpoczęciem katastrofy permsko-triasowej oceany były stosunkowo chłodne i dobrze natlenione. Sytuacja zmieniła się po uwolnieniu do atmosfery ogromnych ilości dwutlenku węgla.
Współcześnie wzrost stężenia gazów cieplarnianych jest związany przede wszystkim z działalnością człowieka. Prognozy klimatyczne wskazują, że do końca XXI wieku średnia temperatura na Ziemi może wzrosnąć o około 1,5–4 stopnie Celsjusza w porównaniu z okresem przedindustrialnym.
Podczas wymierania permsko-triasowego wzrost temperatury wynosił prawdopodobnie około 8–12 stopni Celsjusza. Naukowcy wskazują jednak, że obecne zmiany zachodzą w bardzo szybkim tempie, wpływając na temperaturę, natlenienie oraz skład chemiczny współczesnych oceanów.
Przeczytaj także: Erupcja Etny sparaliżowała lotnisko w Katanii. Loty z Polski przekierowane
