Μια νέα μελέτη υπό την ηγεσία του Στάνφορντ παρέχει τις ισχυρότερες αποδείξεις για το γιατί ορισμένα θαλάσσια ζώα επέζησαν από τη μεγαλύτερη μαζική εξαφάνιση της Γης και πολλά εξαφανίστηκαν για πάντα. Τα ευρήματα όχι μόνο εξηγούν πώς δημιουργήθηκαν τα σύγχρονα ωκεάνια οικοσυστήματα, αλλά προσφέρουν επίσης μια προειδοποιητική ματιά για το πώς η σημερινή θέρμανση των ωκεανών θα μπορούσε να επηρεάσει τη θαλάσσια ζωή.
Πριν από περίπου 252 εκατομμύρια χρόνια, το γεγονός της εξαφάνισης της Πέρμιας Τριασικής περιόδου, που συχνά αποκαλείται «Μεγάλος Θάνατος», εξάλειψε περίπου το 96% των θαλάσσιων ειδών και το 70% των ζώων της ξηράς. Ωστόσο, η καταστροφή δεν κατανεμήθηκε ομοιόμορφα στο δέντρο της ζωής.
Πριν από την εξαφάνιση, οι αρχαίοι θαλάσσιοι πυθμένες κυριαρχούνταν για περίπου 280 εκατομμύρια χρόνια από βραχιόποδα, που μοιάζουν με μύδια, μαζί με θαλάσσια κρίνα (κρινοειδή) και άλλα πλάσματα που κατοικούσαν στον βυθό. Μετά την καταστροφή, οι κάποτε κυρίαρχες φατρίες σχεδόν εξαφανίστηκαν. Αντίθετα, περίπου τα μισά μαλάκια, συμπεριλαμβανομένων των αχιβάδων και των σαλιγκαριών, έχουν εξαφανιστεί. Τα συκώτια, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών και των εχινόδερμων, όπως οι αστερίες και οι αχινοί, κυριαρχούσαν στους ωκεανούς της Γης, ένα μοτίβο που συνεχίζεται και σήμερα.
Δημοσιεύθηκε στις 6 Ιουλίου Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας ΕπιστημώνΑυτή η μελέτη είναι η πρώτη που συνδυάζει βιολογικά δεδομένα και από τις δύο ομάδες που καταστράφηκαν από την εξαφάνιση και από αυτές που επέζησαν. Τα αποτελέσματα έδειξαν μια σημαντική διαφορά: τα είδη των οποίων οι μεταβολισμοί ήταν σε θέση να αντιμετωπίσουν χαμηλότερες θερμοκρασίες, τα φτωχά σε οξυγόνο νερά υπέστησαν τα υψηλότερα ποσοστά εξαφάνισης.
Αυτές οι σκληρές συνθήκες του ωκεανού μετά από τεράστιες ηφαιστειακές εκρήξεις αντλούν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου στην ατμόσφαιρα, θερμαίνοντας δραματικά τον πλανήτη.
«Με αυτή τη μελέτη, βασικά θέλαμε να λύσουμε το μυστήριο του γιατί, όταν πηγαίνετε στην παραλία, συλλέγετε αχιβάδες και κοχύλια σαλιγκαριών αντί για βραχιόποδα», είπε ο José Andrés Márquez, πρώην διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Eric Anders Sperling στο Στάνφορντ. «Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι, σε διαφορετικές ομάδες οργανισμών, οι εξαφανίσεις συνέβησαν με πολύ υψηλότερους ρυθμούς για εκείνους που ήταν πιο ευάλωτοι στην αύξηση της θερμοκρασίας του νερού και στη μείωση της διαθεσιμότητας οξυγόνου».
Οι αρχαίες εξαφανίσεις παρέχουν μια σύγχρονη κλιματική προειδοποίηση
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η εργασία έχει σημαντικές επιπτώσεις και για το παρόν. Οι περιβαλλοντικές συνθήκες πριν από τον μεγάλο θάνατο έμοιαζαν με τους σχετικά δροσερούς, πλούσιους σε οξυγόνο ωκεανούς που υπήρχαν για εκατομμύρια χρόνια πριν η ανθρώπινη δραστηριότητα αρχίσει να αλλάζει γρήγορα το κλίμα της Γης μέσω των εκπομπών ορυκτών καυσίμων.
“Αυτή η μελέτη είναι πραγματικά το τελευταίο καρφί στο φέρετρο αυτού που προκάλεσε τη μαζική εξαφάνιση της Πέρμιας-Τριασικής περιόδου”, δήλωσε ο Sperling, αναπληρωτής καθηγητής Γης και Πλανητικής Επιστήμης στο Stanford Dow’s School of Sustainability και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. “Η μεγαλύτερη μαζική εξαφάνιση όλων των εποχών ξεκίνησε με μια Γη που έμοιαζε με τη σημερινή έχοντας σχετικά δροσερούς, σχετικά καλά οξυγονωμένους ωκεανούς, και στη συνέχεια έγινε μια μαζική έγχυση διοξειδίου του άνθρακα στο σύστημα της Γης. Η κατανόηση του πώς ανταποκρίθηκαν η Γη και τα βιώματα της Γης μπορεί να μας πει τι επρόκειτο να συμβεί τότε.”
Γιατί ο μεταβολισμός καθορίζει την επιβίωση
Ο μεταβολισμός περιλαμβάνει όλες τις χημικές διεργασίες που επιτρέπουν στους ζωντανούς οργανισμούς να παράγουν ενέργεια και να παραμείνουν ζωντανοί. Κατά τη διάρκεια της Παλαιοζωικής Εποχής, η οποία τελείωσε με τον Μεγάλο Θάνατο, πολλά θαλάσσια ζώα ήταν βραδέως κινούμενα, που κατοικούσαν στον πυθμένα φίλτρου, συμπεριλαμβανομένων των βραχιόποδων, των κρινοειδών (σχετικά με τους θαλάσσιους κρίνους, τους αστερίες) και μερικά κοράλλια και θαλάσσιες ανεμώνες.
Τα θαλάσσια ζώα που εξελίχθηκαν αργότερα ήταν γενικά πολύ πιο δραστήρια. Τα ψάρια, τα κινητά σαλιγκάρια, οι αχινοί και τα δίθυρα όπως τα μύδια, τα μύδια και τα στρείδια απαιτούν γρήγορους μεταβολισμούς για να υποστηρίξουν την κίνησή τους και, σε πολλές περιπτώσεις, τον αρπακτικό τρόπο ζωής.
Σε σύγκριση με τα βραχιόποδα, τα δίθυρα έχουν υψηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις λόγω του μεγαλύτερου σώματος και των μυωδών «ποδιών» τους που τους επιτρέπουν να τρυπώνουν και να σέρνονται.
«Γι’ αυτό τρώμε αχιβάδα και δεν τρώμε βραχιόποδα», είπε ο Sperling. «Τα βραχιόποδα δεν έχουν σχεδόν καθόλου κρέας».
Πριν από την εξαφάνιση, τα βραχιόποδα ήταν περισσότερα από τα δίθυρα. Σήμερα, έχουν απομείνει περίπου 400 είδη βραχιόποδων, ενώ υπολογίζεται ότι υπάρχουν 10.000 έως 15.000 είδη δίθυρων.
Ο Sperling συγκρίνει αυτή τη δραματική περιβαλλοντική αλλαγή με την εξαφάνιση των δεινοσαύρων χωρίς πτηνά πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, «όπου τα θηλαστικά βασικά ανέλαβαν και δεν παραχώρησαν αυτή τη θέση στα ερπετά».
Αναδημιουργώντας μια αρχαία ωκεάνια κρίση
Η μελέτη επεκτείνεται σε μια μελέτη του Πρίνστον και του Στάνφορντ του 2018, η οποία κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η θέρμανση και η εξάντληση του οξυγόνου είναι πιθανώς υπεύθυνες για τον Μεγάλο Θάνατο. Ωστόσο, αυτή η προηγούμενη εργασία βασίστηκε σε μεγάλο βαθμό σε φυσιολογικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από σύγχρονα θαλάσσια είδη, ιδιαίτερα σημαντικά οικονομικά ψάρια και καρκινοειδή, αφήνοντας μεγάλα κενά στη γνώση σχετικά με τα ζώα που πλήττονται περισσότερο.
«Στη νέα μας μελέτη, καλύπτουμε αυτό το κενό στη φυσιολογία των ζώων του Παλαιοζωικού για να δούμε αν μπορούμε να εξηγήσουμε όχι μόνο τη βιογεωγραφία των εξαφανίσεων αλλά και την ταξινομική επιλεκτικότητα των εξαφανίσεων», είπε ο Sperling.
Για να καλύψει αυτό το χάσμα, η ομάδα διεξήγαγε επιτόπια έρευνα για αρκετά χρόνια, συμπεριλαμβανομένης της συλλογής ζωντανών βραχιόποδων στα νησιά Σαν Χουάν της πολιτείας Ουάσιγκτον, όπου είναι σχετικά κοινά. Οι ερευνητές συγκέντρωσαν ένα ευρύ φάσμα θαλάσσιων ζώων που αντιπροσωπεύουν αρχαία και σύγχρονα ωκεάνια οικοσυστήματα.
Σε σταθμούς πεδίου και στα εργαστήρια του Στάνφορντ, οι επιστήμονες έχουν μετρήσει πόσο οξυγόνο καταναλώνει κάθε οργανισμός σε διαφορετικές θερμοκρασίες νερού. Καθώς το νερό θερμαίνεται, η μεταβολική δραστηριότητα επιταχύνεται, αυξάνοντας τη ζήτηση του ζώου για οξυγόνο.
Πειράματα έχουν δείξει ότι τα ζώα του Παλαιοζωικού θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε συνθήκες χαμηλότερου οξυγόνου από πολλά σύγχρονα είδη. Ωστόσο, μόλις ανέβει η θερμοκρασία, ο αργός μεταβολισμός τους δεν μπορεί πλέον να συνεχιστεί. Η ζήτηση τους σε οξυγόνο αυξήθηκε πολύ πιο γρήγορα από αυτή των σύγχρονων θαλάσσιων ζώων.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι διαφορές στη σύσταση του σώματος βοηθούν στην εξήγηση των αποτελεσμάτων. Τα πιο δραστήρια σύγχρονα είδη απαιτούν περισσότερο οξυγόνο υπό κανονικές συνθήκες, αλλά έχουν επίσης μύες και βράγχια για να χειριστούν την αυξημένη ζήτηση οξυγόνου κατά τη διάρκεια της θέρμανσης.
«Η απώλεια θερμότητας και οξυγόνου είναι οι βασικοί οδηγοί», λέει ο Sperling.
Άλλες μελέτες έχουν επίσης εντοπίσει την οξίνιση των ωκεανών, που προκαλείται από το διοξείδιο του άνθρακα που καθιστά το θαλασσινό νερό πιο όξινο, ως έναν άλλο στρεσογόνο παράγοντα επειδή καθιστά πιο δύσκολο τον σχηματισμό κελύφους. Ο Sperling είπε ότι τα νέα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η οξίνιση πιθανότατα συνέβαλε στην εξαφάνιση, αλλά ότι ήταν πολύ λιγότερο σημαντική από την υπερθέρμανση και την εξάντληση του οξυγόνου.
Μαθήματα για τους σημερινούς ωκεανούς
Η ομάδα του Στάνφορντ σχεδιάζει να επεκτείνει την έρευνά της σε πρόσθετες ομάδες θαλάσσιων ζώων για να κατανοήσει καλύτερα πώς αλληλεπιδρούν η θέρμανση, η μείωση του οξυγόνου και η οξίνιση, ειδικά επειδή και τα τρία γίνονται πιο σοβαρά στους σημερινούς ωκεανούς.
Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η ιστορία θα μπορούσε να επαναληφθεί εάν τα σύγχρονα θαλάσσια είδη αντιμετωπίσουν ολοένα και πιο ζεστά νερά με έλλειψη οξυγόνου.
«Τα κακά νέα είναι ότι βρισκόμαστε σε ένα χειρότερο σενάριο με επίπεδα θέρμανσης Πέρμιας-Τριασικής περιόδου», είπε ο Sperling. Οι θερμοκρασίες αυξήθηκαν 8-12°C κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών που οδήγησαν στον Μεγάλο Θάνατο και σήμερα, σε μόλις 100-200 χρόνια, οι θερμοκρασίες αναμένεται να είναι 1,5-4°C υψηλότερες από την προβιομηχανική εποχή μέχρι το 2100. “Αλλά τα καλά νέα είναι ότι βρισκόμαστε ακόμα σε ένα σημείο όπου μπορούμε να κάνουμε κάποιες αλλαγές.”
Η χρηματοδότηση χορηγήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, τη NASA, την Παλαιοντολογική Ένωση και το Ινστιτούτο Περιβάλλοντος του Στάνφορντ Γουντς.
