Ключовою причиною масового вимирання морських тварин 252 мільйонів років тому могло стати потепління океану. Водночас еволюційно більш давні групи тварин постраждали сильніше за сучасніші — їхні будова та обмін речовин дозволяли краще витримували низькі концентрації кисню в холодній воді, але не давали можливості пристосуватися до збільшення його споживання в умовах потепління. Натомість сучасніші тварини були чутливішими до дефіциту кисню, але краще адаптувалися до температурних змін. Це дослідження вказує на можливі майбутні закономірності вимирання морських тварин в умовах глобального потепління. Статтю опублікували у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Які тварини не пережили масове вимирання?
Пермське масове вимирання близько 252 мільйонів років тому стало наймасштабнішою кризою біорізноманіття у відомій історії Землі. Вважають, що кризу запустило виливання сибірських трапів — масштабний викид лави на великій території, що в багато разів перевищувало інтенсивність простого виверження вулкана. Внаслідок цього викиди парникових газів нагріли планету, призвели до зменшення концентрації кисню в океанах та зростання кислотності, що й призвело до масштабної зміни морських екосистем.
До цього моря значною мірою населяла палеозойська фауна — зокрема малорухомі донні фільтратори, як-от брахіоподи — організми з групи щупальцевих, які зовні нагадують двостулкових молюсків, та морські лілії. Після вимирання лишилося більше «сучасних» тварин — двостулкових та черевоногих молюсків, морських їжаків та риб. Загалом, палеозойська фауна втратила до 79 відсотків різноманіття, тоді як більш сучасні групи — лише 27 відсотків. Причини такої нерівномірності вимирання вирішили з'ясувати міжнародна команда науковців на чолі з фахівцями Стенфордського університету.
Як вивчали причини найбільшого в історії Землі вимирання?
Основною гіпотезою дослідження стало припущення, що вимирання спричинив пов'язаний з температурою дефіцит кисню. За високої температури води тварини зазвичай споживають більше кисню, водночас розчинність кисню знижується, тому його вміст у воді падає. Зрештою, виживання організму стає залежним не лише від його здатності витримувати низьку концентрацію кисню, а і від того, як швидко його потреба в кисні зростає із підвищенням температури.
Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники провели експерименти з 14 видами морських тварин, зокрема, з брахіоподами та морськими ліліями. Вони вимірювали за якої концентрації кисню тварини втрачають здатність підтримувати стандартний обмін речовин при різних температурах. Ці дані доповнили аналізом раніше проведених подібних досліджень ще для 24 видів, а також результатами біогеографічних досліджень, які охопили понад 21 тисячу видів. З’ясувалося, що представники палеозойської фауни краще витримують низький вміст кисню у нормальних для них умовах, але ця здатність сильно знижується з підвищенням температури води.
Автори пояснили результати відмінностями в будові тіла — брахіоподи мають відносно «економну» фізіологію, невеликі енергетичні потреби та можуть існувати за низького вмісту кисню. Проте їхня система газообміну й циркуляції гірше компенсує різке зростання потреби у кисні у разі потепління. Натомість більш сучасні двостулкові молюски менш «економні» — у них потужніша мускулатура, вони мають спеціалізовані структури для газообміну та активніше прокачують воду, але завдяки цьому вони здатні краще підтримувати постачання кисню у випадку підвищення температури.
Моделювання показало, що з потеплінням палеозойська фауна втратила більше придатного аеробного середовища на всіх широтах, а найсильніший ефект для всіх груп тварин спостерігався у високих широтах — що узгоджувалося з даними викопних решток. Види, що проживають у холодній воді, виявилися найменш толерантними до зміни температури.
Як давні вимирання підкажуть майбутнє сучасних видів?
Не виключено, що на пермське вимирання вплинули також інші фактори – не пов'язана з температурою нестача кисню, підвищення кислотності океану, виділення токсичного сірководню тощо, але поки що лише спричинений температурою дефіцит кисню дозволив одночасно пояснити його масштаб, географію та вибірковість.
У сучасних умовах знову відбувається нагрівання океану та втрата ним кисню, тож автори припускають, що за достатньо сильного глобального потепління ризик для морських тварин залежатиме не лише від географії їхнього поширення, а й від анатомічних і фізіологічних особливостей, які визначають постачання та споживання кисню.
Що відомо про давні вимирання
⌛️ Дослідники з’ясували, що масові вимирання наземних хребетних стаються кожні 27,5 мільйонів років через формування великих викидів магми та падіння астероїдів.
1️⃣ А перший епізод вимирання тварин, званий котлінською кризою, знищив, за останніми оцінками, близько 80 відсотків наявних тоді видів.
🥵 Пермсько-тріасове вимирання не лише змінило фауну океанів, але також могло призвести до розвитку теплокровності.
🙅♀️ Нещодавно дослідники заперечили 30-річне уявлення про те, що причиною вимирання гігантських комах у пермському періоді стала нестача кисню в атмосфері.
🦖 А причиною смерті морських організмів після падіння астероїда-«вбивці динозаврів» назвали темряву. Раніше винуватили закислення океану.
🧬 Пережити масові вимирання минулого рослинам могло допомогти збільшення геномів. Принаймні, ці події співпали у часі.