Ключова причина за масовото измиране на морски животни преди 252 милиона години може да е било затоплянето на океана.

Проучване разкрива, че еволюционно по-древните групи животни са пострадали значително повече от по-съвременните.

Тяхната физиология и метаболизъм са им позволявали да оцеляват при ниски концентрации на кислород в студена вода, но не и да се адаптират към повишената нужда от него при затопляне.

За разлика от тях, по-модерните животни, макар и по-чувствителни към недостига на кислород, са се приспособили по-добре към температурните промени.

Това изследване хвърля светлина върху възможните бъдещи модели на изчезване на морски видове в условията на глобално затопляне. Статията е публикувана в списание Proceedings of the National Academy of Sciences.

Кои животни не са преживели масовото измиране?

Пермското масово измиране, случило се преди около 252 милиона години, е най-мащабната криза на биоразнообразието в познатата история на Земята.

Смята се, че кризата е била предизвикана от изливането на Сибирските трапи – мащабно изригване на лава върху огромна територия, многократно надхвърлящо интензивността на обикновено вулканично изригване.

В резултат на това емисиите на парникови газове са затоплили планетата, довели са до намаляване на концентрацията на кислород в океаните и повишаване на киселинността, което е причинило драстична промяна в морските екосистеми.

Преди това събитие моретата са били населени предимно от палеозойска фауна – слабоподвижни дънни филтратори като брахиоподи (организми, външно наподобяващи двучерупчести мекотели) и морски лилии.

След измирането оцеляват повече „съвременни“ животни – двучерупчести и коремоноги мекотели, морски таралежи и риби. Като цяло палеозойската фауна губи до 79% от разнообразието си, докато по-модерните групи – едва 27%.

Международен екип от учени, ръководен от специалисти от Станфордския университет, решава да изясни причините за тази неравномерност.

Как са изследвани причините за най-голямото измиране?

Основната хипотеза на изследването е, че измирането е причинено от свързан с температурата дефицит на кислород.

При по-висока температура на водата животните обикновено консумират повече кислород, докато в същото време разтворимостта му намалява и съдържанието му във водата спада.

В крайна сметка оцеляването на организма зависи не само от способността му да понася ниска концентрация на кислород, но и от това колко бързо нараства нуждата му от него с повишаването на температурата.

За да проверят хипотезата си, изследователите провеждат експерименти с 14 вида морски животни, включително брахиоподи и морски лилии.

Те измерват при каква концентрация на кислород животните губят способността си да поддържат стандартен метаболизъм при различни температури.

Тези данни са допълнени с анализ на предишни подобни изследвания за още 24 вида, както и с резултати от биогеографски проучвания, обхващащи над 21 000 вида.

Оказва се, че представителите на палеозойската фауна понасят по-добре ниското съдържание на кислород в нормални за тях условия. Тази способност рязко намалява с повишаването на температурата на водата.

Авторите обясняват резултатите с разликите в структурата на тялото. Брахиоподите имат сравнително „икономична“ физиология, малки енергийни нужди и могат да съществуват при ниско съдържание на кислород.

Тяхната система за газообмен и циркулация обаче по-трудно компенсира рязкото нарастване на нуждата от кислород при затопляне.

За разлика от тях, по-съвременните двучерупчести мекотели са по-малко „икономични“. Те имат по-мощна мускулатура, специализирани структури за газообмен и по-активно изпомпват вода. Но благодарение на това са способни по-добре да поддържат снабдяването с кислород при повишаване на температурата.

Моделирането показва, че със затоплянето палеозойската фауна е загубила повече подходяща аеробна среда на всички географски ширини. Най-силен ефект за всички групи животни се наблюдава на високите ширини. Това съответства на данните от фосилите. Видовете, живеещи в студена вода, се оказват най-малко толерантни към промяната на температурата.

Как древните измирания предсказват бъдещето на съвременните видове?

Възможно е върху пермското измиране да са повлияли и други фактори – недостиг на кислород, несвързан с температурата, повишена киселинност на океана, отделяне на токсичен сероводород и други.

Засега обаче само предизвиканият от температурата кислороден дефицит позволява едновременно да се обяснят неговият мащаб, география и избирателност.

В съвременните условия отново се наблюдава затопляне на океана и загуба на кислород, затова авторите предполагат, че при достатъчно силно глобално затопляне рискът за морските животни ще зависи не само от географското им разпространение, но и от анатомичните и физиологичните им особености, които определят снабдяването и консумацията на кислород.

Какво знаем за древните измирания

• Изследователи са установили, че масовите измирания на сухоземни гръбначни животни се случват на всеки 27,5 милиона години, заради мащабни изригвания на магма и астероиди.
• Първият епизод на масово измиране на животни, наречен Котлинска криза, според последни оценки е унищожил около 80% от съществуващите тогава видове.
• Пермско-триаското измиране не само е променило фауната на океаните, но може би е довело и до развитието на топлокръвни.
• Наскоро изследователи опровергаха 30-годишното схващане, че причината за изчезването на гигантски насекоми през пермския период е липсата на кислород в атмосферата.
• И тъмнината беше посочена като причина за смъртта на морските организми след падането на астероида, „убиец на динозаври“ . Преди това беше обвинявано окисляването на океана.
• Растенията може би са оцелели след масови измирания, като са разширили геномите си. Поне тези събития са съвпаднали във времето.