Erupțiile vulcanice care au epuizat oxigenul oceanului ar putea să fi declanșat Marea Moarte

O serie masivă de erupții vulcanice din trecutul îndepărtat al Pământului a lăsat creaturile oceanice tămâind să-și respiră. Gazele cu efect de seră emise de vulcani au scăzut dramatic nivelul de oxigen din oceane, un scenariu mortal care ar fi putut fi principalul vinovat al Marii Moarte, raportează cercetătorii.

Omul de știință al Pământului Justin Penn de la Universitatea Washington din Seattle și colegii săi au cartografiat cât de fierbinți s-au făcut oceanele în momentul celei mai mari extincții în masă de pe Pământ, acum aproximativ 252 de milioane de ani, la sfârșitul perioadei Permian. Din acele simulări climatice, echipa a investigat unde apa fierbinte a dus la anoxie oceanică, concentrații periculos de scăzute de oxigen dizolvat.

Apoi, echipa a combinat aceste date cu cerințele de oxigen ale locuitorilor moderni ai oceanelor. Oamenii de știință au stabilit că hipoxia – o lipsă de oxigen suficient pentru nevoile metabolice ale speciilor – ar fi putut fi principalul vinovat din spatele morții. Cercetarea, publicată în 7 decembrie Ştiinţăprezice, de asemenea, că efectele hipoxiei ar fi fost cele mai grave la latitudinile polare, iar datele fosile disponibile susțin acest rezultat.

„Anoxia a fost invocată ca mecanism principal de distrugere pentru extincțiile marine timp de 20 de ani”, spune Lee Kump, geochimist la Penn State, care a scris un comentariu asupra descoperirii în același număr al Ştiinţă. Dar ceea ce este unic la acest studiu este includerea modului în care anoxia afectează organismele care trăiesc în diferite nișe ecologice din oceane, spune el.

În Marea Moarte, până la 90% din toate speciile marine și 70% dintre speciile de vertebrate terestre au murit. Erupțiile vulcanice masive, descărcate în impulsuri care au început cu aproximativ 300.000 de ani înainte de debutul evenimentului de extincție, au fost aproape sigur declanșatorul Marelui Moar (SN: 19.09.15, str. 10).

Dar cum, exact, acele erupții au dus la moarte nu este clar. Există multe moduri prin care vulcanii ar fi putut face Pământul insuportabil. Vulcanii au emis explozii mari de dioxid de carbon și metan, gaze puternice cu efect de seră care au crescut rapid și dramatic temperaturile pe uscat și pe mare. Erupțiile pot avea, de asemenea, găuri perforate în stratul de ozon, permițând radiațiilor ultraviolete să arunce în aer planeta și, probabil, să sterilizeze plantele de pe uscat (SN Online: 2/12/18).

Oceanele au primit cel mai mare impact. Temperaturile oceanelor au crescut cu cel puțin 10 grade Celsius la tropice, iar acidificarea oceanului sau hipoxia ar fi putut da o lovitură mortală pentru multe creaturi.

Pentru a identifica un principal vinovat, Penn și colegii săi au decis să arunce o privire asupra animalelor. Sau mai degrabă, la substituțiile moderne ale speciilor dispărute de mult. Echipa a stabilit unde în ocean oferta de oxigen ar fi scăzut sub cererea de oxigen – pentru hrănire, reproducere și apărare – pentru diferite creaturi.

Tropicele au avut de suferit, au descoperit cercetătorii, dar multe specii de acolo au adaptări care le permit să supraviețuiască apelor încălzite și condițiilor cu oxigen scăzut. Cel mai rău număr de morți din cauza lipsei de oxigen s-ar fi întâmplat la latitudini mari, unde creaturile nu au astfel de adaptări și nu au unde să meargă.

Echipa a cercetat, de asemenea, o bază de date uriașă online de fosile, Paleobiology Database, pentru a căuta modele geografice aflate în dispariție. Spre surprinderea cercetătorilor, fosilele au sugerat că speciile au suferit mai mult la poli decât la tropice. Un astfel de model nu fusese raportat anterior, spune oceanograful biologic Curtis Deutsch, de asemenea de la Universitatea din Washington și coautor al studiului. „Nimeni nu a descris vreodată o diferență de latitudine”, spune el. Asemănările dintre înregistrarea fosilelor și datele modelului au fost „negrozitoare”, spune el.

Echipa a luat în considerare și rolul acidificării oceanelor. Dar acidificarea, se pare, ar fi avut cel mai mare impact la tropice, nu la poli. „Nu este o dovadă, ci un indiciu puternic că mecanismul de bază a fost această pierdere de oxigen”, spune Deutsch.

Nu este clar dacă mai multe creaturi au murit la poli la sfârșitul Permianului. Înregistrările fosile pot fi neregulate, recunoaște Deutsch și, astfel, prezintă o imagine incompletă. Dar, notează el, riscul aparent mai mare de moarte la latitudini înalte a apărut la multe tipuri diferite de specii, de la vertebrate, cum ar fi peștii, până la creaturi cu coajă, cum ar fi moluștele.

Una dintre cele mai surprinzătoare descoperiri ale noului studiu este acel model geografic al intensității extincției, spune Kump. El aplaudă abordarea „nouă și sofisticată” pe care cercetătorii au luat-o în examinarea hipoxiei ca principalul vinovat, deși el observă că gazele vulcanice probabil au făcut oceanele toxice pentru cei care respira oxigen și în alte moduri, inclusiv prin adăugarea de hidrogen sulfurat și dioxid de carbon. la apa.

Totuși, spune el, noua cercetare este „cea mai cuprinzătoare analiză a unui mecanism de ucidere și a impactului său fiziologic care a fost făcută până acum. Este într-adevăr un avans înainte.”