Вчені розкрили таємницю найбільшого масового вимирання в історії Землі

Джерело: Science Daily

Причиною найбільшого масового вимирання в історії Землі стало поєднання стрімкого потепління океанів і зниження рівня кисню у воді. Саме ці зміни визначили, які морські види змогли пережити катастрофу, а які зникли назавжди. Таких висновків дійшли науковці зі Стенфордського університету.

Результати дослідження, опублікованого в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, не лише пояснюють, як сформувалися сучасні морські екосистеми, а й допомагають оцінити можливі наслідки нинішнього потепління океанів для морського життя.

Близько 252 мільйонів років тому пермсько-тріасове масове вимирання, відоме як “Велике вимирання”, знищило близько 96% морських видів і 70% наземних тварин. Водночас різні групи організмів постраждали по-різному.

До цієї події морське дно протягом майже 280 мільйонів років населяли переважно брахіоподи – безхребетні тварини, зовні схожі на молюсків, а також морські лілії та інші донні організми. Після масового вимирання ці групи майже повністю зникли.

Натомість приблизно половина видів молюсків, серед яких двостулкові молюски та равлики, пережила катастрофу. Саме вони, разом із рибами та голкошкірими, такими як морські зірки й морські їжаки, згодом стали домінувати в океанах. Така структура морських екосистем зберігається донині.

Автори роботи вперше одночасно порівняли біологічні особливості як груп, що масово вимерли, так і тих, яким вдалося вижити.

Вони встановили, що найвищі показники вимирання були серед видів, чий обмін речовин гірше пристосовувався до теплої води зі зниженим вмістом кисню.

Такі умови виникли після масштабних вулканічних вивержень, які викинули в атмосферу величезні обсяги вуглекислого газу та метану, що призвело до різкого потепління планети.

“У цьому дослідженні ми фактично хотіли розгадати загадку, чому, коли ви приходите на пляж, знаходите мушлі молюсків і равликів, а не брахіоподів, – сказав головний автор дослідження Хосе Андрес Маркес. – Наші результати показали, що серед різних груп організмів значно частіше вимирали ті, які були більш вразливими до підвищення температури води та зменшення доступності кисню”.

Що це означає для сучасних океанів

На думку дослідників, отримані результати мають важливе значення і для оцінки сучасних кліматичних змін.

Вони зазначають, що до “Великого вимирання” океани були відносно прохолодними й добре насиченими киснем – подібно до того, якими вони залишалися протягом мільйонів років до початку масштабних викидів парникових газів унаслідок діяльності людини.

“Це дослідження фактично ставить остаточну крапку в питанні причин пермсько-тріасового масового вимирання. Наймасовіше вимирання в історії почалося у світі, дуже схожому на сучасний: з відносно прохолодним і добре насиченим киснем океаном. Потім до земної системи потрапила величезна кількість вуглекислого газу. Розуміння того, як тоді відреагували Земля та живі організми, може допомогти нам зрозуміти, що чекає нас у майбутньому”, – сказав старший автор роботи Ерік Андерс Сперлінг.

Чому вирішальним став обмін речовин

Обмін речовин охоплює всі хімічні процеси, які забезпечують організм енергією та підтримують його життєдіяльність.

У палеозойську еру, що завершилася “Великим вимиранням”, багато морських тварин були малорухомими донними фільтраторами. До них належали брахіоподи, морські лілії, деякі корали й актинії.

Після масового вимирання перевагу отримали більш активні тварини. Риби, рухливі равлики, морські їжаки та двостулкові молюски – мідії, устриці й інші види – мають швидший обмін речовин, необхідний для пересування та, у багатьох випадках, хижацького способу життя.

Порівняно з брахіоподами, двостулкові молюски потребують більше енергії через більші розміри тіла та м’язисту ногу, яка дозволяє їм пересуватися і зариватися в ґрунт.

До масового вимирання брахіоподи значно переважали за чисельністю двостулкових молюсків. Сьогодні існує лише близько 400 видів брахіоподів, тоді як двостулкових молюсків налічується приблизно від 10 до 15 тисяч видів.

Сперлінг порівняв цю зміну з вимиранням непташиних динозаврів близько 65 мільйонів років тому, після якого домінуюче становище в багатьох екосистемах зайняли ссавці.

Як проводили дослідження

Нова робота стала продовженням дослідження Принстонського та Стенфордського університетів 2018 року, яке показало, що ймовірною причиною “Великого вимирання” були потепління океанів і дефіцит кисню.

Втім, тоді висновки ґрунтувалися переважно на фізіологічних даних сучасних морських видів, насамперед риб і ракоподібних, тому інформації про групи, які найбільше постраждали від катастрофи, бракувало.

“У новому дослідженні ми заповнили цю прогалину, вивчивши фізіологію представників палеозойської фауни, щоб пояснити не лише географію масового вимирання, а й те, чому одні групи вимирали значно частіше за інші”, – пояснив Сперлінг.

Протягом кількох років дослідники проводили польові роботи, зокрема збирали живих брахіоподів на островах Сан-Хуан у штаті Вашингтон, де ці тварини досі трапляються відносно часто.

У польових лабораторіях та лабораторіях Стенфордського університету вони вимірювали, скільки кисню різні морські організми споживають за різної температури води. Відомо, що зі зростанням температури прискорюється обмін речовин, а отже збільшується й потреба в кисні.

Експерименти показали, що представники палеозойської фауни могли виживати за нижчого вмісту кисню, ніж багато сучасних морських тварин. Однак із підвищенням температури їхній повільний обмін речовин уже не дозволяв компенсувати різке зростання потреби в кисні.

За словами дослідників, це пов’язано з особливостями будови тіла. Активні сучасні види споживають більше кисню в нормальних умовах, але мають краще розвинені м’язи та зябра, які допомагають забезпечувати організм киснем під час потепління.

Які висновки зробили науковці

Науковці попереджають, що за подальшого потепління сучасні океани можуть зіткнутися з подібними процесами.

“Погана новина полягає в тому, що за найгіршими сценаріями ми рухаємося до рівня потепління, подібного до пермсько-тріасовог. Тоді температура підвищилася на 8-12 градусів Цельсія протягом тисяч років і це спричинило “Велике вимирання”. Сьогодні ж до 2100 року температура може зрости на 1,5-4 градуси Цельсія порівняно з доіндустріальним рівнем лише за 100-200 років. Але хороша новина в тому, що ми ще можемо змінити ситуацію і вплинути на неї”, – резюмував Сперлінг.

• Чума могла бути смертельною для людей ще 5500 років тому – задовго до появи міст і розвитку землеробства. Таких висновків дійшла міжнародна група науковців, яка дослідила стародавню ДНК із людських останків, знайдених на стоянках мисливців-збирачів поблизу озера Байкал у Східному Сибіру. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature.

• вчені,
• дослідження,
• загадка,
• Земля,
• зниження рівня кисню,
• масове вимирання,
• потепління