Всім відомо про вимирання динозаврів. Найгірше згасання було спричинене швидким підйомом температури.
Найжорсткіше вимирання Землі сталося задовго до удару астероїда-вбивці, який знищив динозаврів. Це сталося десь 252 мі, і це означало кінець того, що називають Пермським періодом. Вимирання відоме як Пермсько-тріасове подія вимирання, Кінцевопермське вимирання або, простіше кажучи, «Великі вмирання». До 70% наземних хребетних та до 96% усіх морських видів було знищено під час Великого вмирання.
Як це відбулося? Чи може це повторитися?
"Це дослідження підкреслює потенціал масового вимирання, що виникає внаслідок аналогічного механізму в умовах антропогенних змін клімату". - головний автор Джастін Пенн, школа океанографії, Університет Вашингтона.
Вчені доклали багато зусиль, щоб зрозуміти причину найстрашнішого вимирання в історії Землі. Але важко зібрати докази з того, що сталося понад 250 мі. Підказки від подій, які давно заховані у скелі, і значна частина тієї старої породи була підкорена. Не існує курильного пістолета, як величезний кратер. Є лише докази та докази. Один конкретний доказ є особливо переконливим: викопні дані, що свідчать про поширення морських видів, які вимерли, порівняно з тими, хто цього не зробив.
Нове дослідження, опубліковане в Science нульових даних про запис копалин, показує, що винуватцем Великого вмирання були зміни клімату. І хоча зміни клімату в той час, ймовірно, були спричинені вулканами, наслідки зрозумілі: зміна клімату, викликана вулканами чи чимось іншим, може спричинити катастрофічне вимирання так само погано, як і гірше, ніж астероїд.
У статті під назвою "Температурна залежна гіпоксія пояснюється біогеографія та ступінь вираженості вимирання морської маси в кінці Перми". Головний автор - Джастін Пенн із Школи океанографії Університету Вашингтона. У дослідженні Пенн та його співавтори роблять висновок, що підвищення температури океану та гіпоксія, що пов’язана із цим, спричинили Велике вмирання та ймовірно й інші вимирання.
"... потепління клімату та втрата кисню були головною причиною зникнення". - Джастін Пенн, школа океанографії Вашингтонського університету.
Сума доказів свідчить, що механізмом, що стоїть за зміною клімату 252 мія, були вулкани. Основним ефектом вулканів був потепління клімату, завдяки парниковим газам, які вони вводили в атмосферу. Вулкани мали інші наслідки, але ключове потепління є ключовим. Це призвело до значного нагрівання океанів.
Дослідники поєднали моделювання клімату із копалинами, щоб прийти до свого висновку. Вони змоделювали клімат на Землі безпосередньо перед вимиранням, коли існував єдиний материк під назвою Пангея і коли температура і рівень кисню в океані були подібні до сьогоднішніх. У своїй моделі вони також вводять температурну та кисневу чутливість 61 сучасного морського виду, включаючи ракоподібних, риб, молюсків, коралів та акул. Умови до Великого загибелі були схожими на умови, тому чутливість цих 61 сучасних видів представляє вид у момент найгіршого вимирання Землі.
Потім вони підвищили температуру на 10 градусів, що відповідає зміні температури на 252 мія. Результат дав їм географічну картину Великих Померлих.
"Дуже мало морських організмів залишилося в тих же місцях існування, де вони жили - це було або втекти, або загинути", - сказав другий автор Кертіс Дойч, доцент UW з океанографії. Під час імітації види широти були майже повністю знищені, а деякі види, що наближалися до екватора, вижили.
"Це перший раз, коли ми зробили механістичний прогноз того, що спричинило вимирання, яке можна безпосередньо перевірити за допомогою викопних даних, що дозволяє нам робити прогнози щодо причин вимирання в майбутньому", - сказав перший автор Джастін Пенн , докторант з океанографії UW.
Деякі древні скелі з морського дна все ще знаходяться навколо найгіршого вимирання Землі 252 мі, і вони містять свідчення самого вимирання. Тут була процвітаюча і різноманітна морська екосистема, потім рога трупів. І пройшло мільйони років, щоб Земля знову диверсифікувалась і процвітала. Враховуючи результати їх моделювання, вчені порівнювали його із збереженими копалинами копалин.
Записи викопних робіт показують, де види були до вимирання, і які були повністю знищені або обмежені лише частиною колишнього середовища проживання. І запис копалин підтверджує те, що з’ясували дослідники: найбільш віддані страждали від екватора види.
Холодна вода містить більше кисню, ніж тепліша, це основна наука. Видам, пристосованим до холодніших кліматів, добре віддалених від екватора, потрібно вижити більше кисню, ніж види, пристосовані до тепліших вод поблизу екватора. Записи морських копалин показують, що морські види, що знаходяться далі від екватора, страждали гірше, ніж ті, що ближче до екватора.
Коли клімат потеплів і рівень кисню в океані знизився, першими вимерли ті види, яким потрібно більше кисню. Види, що наближалися до екватора, мали кудись поїхати: вони могли покинути екватор і знайти воду з рівнем кисню, до якого вони звикли. Або хоча б деякі з них могли. Але тим далі, на північ і південь від екватора, нікуди було діватися.
"Оскільки метаболізми тропічних організмів вже були пристосовані до досить теплих умов з низьким вмістом кисню, вони могли відійти від тропіків і знайти ті самі умови деінде". - Кертіс Дойч, співавтор, доцент UW з океанографії.
"Оскільки метаболізми тропічних організмів вже були пристосовані до досить теплих умов з низьким вмістом кисню, вони могли відійти від тропіків і знайти ті самі умови деінде", - сказав Дойч. "Але якщо організм був пристосований до холодного, насиченого киснем середовища, то ці умови перестали існувати в мілководних океанах".
Потепління Світового океану було подвійним ударом для морських видів. Коли океани потепліли, не тільки знизився рівень кисню, але й метаболізм морських видів прискорився, і їм було потрібно більше кисню. Ключова концепція тут - співвідношення показників попиту та пропозиції О2 на температуру. Це співвідношення, яке називається метаболічним індексом, вимірює екологічну сферу аеробної активності і регулюється океанськими умовами, а також характеристиками чутливості до термічної та гіпоксії, залежно від видів. Якщо метаболічний індекс для певного виду опускається нижче їх мінімальної потреби, вони просто не можуть дихати, і вони відмирають.
"Підпис цього механізму вбивства, потепління клімату та втрати кисню - це ця географічна закономірність, яку прогнозує модель, а потім виявить у скам'янілості", - сказала Пенн. "Угода між двома вказує, що цей механізм потепління клімату і втрати кисню були головною причиною вимирання".
Потепління та брак кисню, які воно спричинило, були не єдиним фактором вимирання, але це пояснює більше половини втрат морського різноманіття. На думку авторів, інші зміни, такі як підкислення або зрушення продуктивності фотосинтетичних організмів, ймовірно, виступали в якості додаткових причин.
Що це означає для майбутнього? Якщо потепління було основною причиною Великого вмирання, найстрашнішого вимирання в історії Землі, то потепління може призвести до вимирання знову. Насправді це вже є.
Рівень парникових газів піднявся в Пермі, і вони ростуть сьогодні. Не від вулканів звичайно, а від людей.
"За звичайним бізнес-сценарієм викидів до 2100 року потепління у верхньому океані наблизиться до 20 відсотків потепління у пізньому Пермі, а до 2300 року воно сягне від 35 до 50 відсотків", - заявила Пенн. "Це дослідження підкреслює потенціал масового вимирання, що виникає внаслідок аналогічного механізму в умовах антропогенних змін клімату".
Зараз ми переживаємо подію вимирання, що називається голоценовим вимиранням. Це вважається шостим вимиранням, тому що за останні 600 мільйонів років було п'ять інших. Голоценове вимирання охоплює рослини та тварини, включаючи ссавців, птахів, земноводних, плазунів та членистоногих. Це не все керується потеплінням клімату, але деякі з них є. Втрата біорізноманітного середовища проживання від діяльності людини є окремою причиною. Але це все-таки вимирання. Вчені вважають, що поточна швидкість вимирання для рослинних і тваринних видів в 100-1000 разів перевищує природні фонові показники вимирання.
Залишається побачити, наскільки теплішим стане наш клімат, і скільки видів буде вигнано до вимирання. Будемо сподіватися, що необхідні зміни можуть бути внесені, щоб уникнути найгіршого, що має бути. І будемо сподіватися, що не надто багато вивержень вулканів.
- Прес-реліз: Найбільше вимирання в історії Землі, спричинене глобальним потеплінням, залишаючи океанських тварин, задихаючись
- Дослідницький документ: Температурно-залежна гіпоксія пояснює біогеографію та тяжкість закінчення пермського морського масового вимирання
- Запис у Вікіпедії: Голоценове вимирання
- Дослідницький документ: Неправильно зрозуміле шосте масове вимирання
- Дослідницький документ: Оцінка нормальної швидкості вимирання видів
