Hvordan vi vet klimaendring var bak jordens største utryddelse

Hvordan vi vet klimaendring var bak jordens største utryddelse

Global oppvarming som forlot dyr som ikke kunne puste, forårsaket den permermassens utryddelse i havene, ifølge en ny studie.

Etter hvert som temperaturen steg og metabolismen av marine dyr spredte seg, kunne det varmere vannet ikke holde nok oksygen for at de skulle overleve, rapporterer forskerne.

Den største utryddelsen i jordens historie markerte slutten av den permeiske perioden, noen 252 millioner år siden. Langt før dinosaurer ødela en rekke massive vulkanske utbrudd i Sibir for det meste planter og dyr som befolket planeten vår.

Illustrasjonen elver viser prosentandelen av marine dyr som ble utdød i slutten av den permeiske epoken etter breddegrad, fra modellen (svart linje) og fra fossilposten (blå prikker). En større andel marine dyr overlevde i tropene enn ved polene. Fargen på vannet viser temperaturendringen, med rødt som er mest alvorlig oppvarming og gul mindre oppvarming.

Hvordan vi vet klimaendring var bak jordens største utryddelsePå toppen er superkontinentet Pangea, med massive vulkanske utbrudd som gir karbondioksid. Bildene under linjen representerer noen av 96-prosentene av marine arter som døde under arrangementet. [Inkluderer fossile tegninger av Ernst Haeckel / Wikimedia; Blå krabbe bilde av Wendy Kaveney / Flickr; Atlantisk torskbilde av Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Kammert nautilusfoto av John White / CalPhotos.] (Kreditt: Justin Penn og Curtis Deutsch / U. Washington) Fossiler i gamle havbunnsarter viser et blomstrende og mangfoldig marint økosystem, og deretter et lyskorn. Noen 96 prosent av marine arter ble utslettet under "Great Dying", etterfulgt av millioner av år da livet måtte formere seg og diversifisere en gang til.

Det som har vært debattert til nå, er akkurat det som gjorde havene ugjestmilde til livet - den høye surheten i vannet, metall- og sulfidforgiftningen, en fullstendig mangel på oksygen, eller bare høyere temperaturer.

"Flee eller gå til grunne"

"Dette er første gang vi har laget en mekanistisk prediksjon om hva som forårsaket utryddelsen som kan testes direkte med fossilregistreringen, noe som gjør at vi kan gjøre forutsigelser om årsakene til utryddelse i fremtiden," sier medforfatter Justin Penn, en doktorgradsstudent i oceanografi ved University of Washington.

Forskere drev en klimamodell med jordens konfigurasjon under Permian, da landsmassene ble kombinert i superkontinentet i Pangea. Før igangværende vulkanske utbrudd i Sibiria opprettet en klimagruppe, hadde havene temperaturer og oksygenivåer som ligner dagens. Forskerne reiste deretter drivhusgasser i modellen til det nivået som var nødvendig for å gjøre tropiske havstemperaturer på overflaten, noe som var høyere enn 10 grader Celsius (20 grader Fahrenheit) på samme tid.

Modellen reproduserer de resulterende dramatiske endringene i havene. Oceans mistet om 80 prosent av oksygenet. Omtrent halvparten av havets havbunn, hovedsakelig på dypere dyp, ble helt oksygenfri.

For å analysere effektene på marine arter, vurderte forskerne de varierende oksygen- og temperaturfølsomhetene hos 61 moderne marine arter - inkludert krepsdyr, fisk, skalldyr, koraller og haier ved hjelp av publiserte laboratoriemålinger. Toleransen til moderne dyr til høy temperatur og lavt oksygen forventes å ligne permiske dyr fordi de utviklet seg under lignende miljøforhold. Forskerne kombinerte deretter artens egenskaper med paleoklimatiske simuleringer for å forutsi utryddelsens geografi.

"Svært få marine organismer bodde i de samme habitatene de levde i. Det var enten å flykte eller gå til grunne", forteller coauthor Curtis Deutsch, en professor i oceanografi.

Modellen viser det vanskeligste treffet organismer som er mest følsomme for oksygen funnet langt fra tropene. Mange arter som bodde i tropene, gikk også ut i modellen, men det forutsier at arter med høy bredde, spesielt de med høye oksygenbehov, var nesten helt utslettet.

Tvilsomt dødelig

For å teste denne forutsigelsen, analyserte coauthors Jonathan Payne og Erik Sperling ved Stanford University sen-Permian fossile distribusjoner fra Paleoceanography Database, et virtuelt arkiv av publiserte fossile samlinger. Den fossile oversikten viser hvor arter var før utryddelsen, og som ble utslettet helt eller begrenset til en brøkdel av deres tidligere habitat.

Den fossile posten bekrefter at arter langt fra ekvatoren led mest under hendelsen.

"Signaturen til den drepte mekanismen, klimaoppvarming og oksygen tap er dette geografiske mønsteret som er spådd av modellen og deretter oppdaget i fossilene," sier Penn. "Avtalen mellom de to indikerer denne mekanismen for klimaoppvarming og oksygentap var en primær årsak til utryddelsen."

Studien bygger på tidligere arbeider Deutsch ledet som at havdyrs metabolisme øker, som de er varme i havet, noe som betyr at de trenger mer oksygen, mens varmere vann holder mindre. Den tidligere studien viser hvordan varmere hav presser dyrene bort fra tropene.

Den nye studien kombinerer de endrede havforholdene med ulike dyrs metabolske behov ved forskjellige temperaturer. Resultatene viser at de mest alvorlige effektene av oksygenmangel er for arter som bor i nærheten av polene.

"Siden tropiske organismeres metabolisme allerede var tilpasset forholdsvis varme, lavere oksygenforhold, kunne de bevege seg bort fra tropene og finne de samme forholdene et annet sted, sier Deutsch. "Men hvis en organisme ble tilpasset for et kaldt, oksygenrikt miljø, så ble disse forholdene opphørt å eksistere i de grunne havene."

De såkalte "døde sonene" som er helt uten oksygen var for det meste under dybder der arter levde, og spilte en mindre rolle i overlevelsesratene.

"På slutten av dagen viste det seg at størrelsen på de døde sonene egentlig ikke ser ut til å være nøkkelen til utryddelsen, sier Deutsch. "Vi tenker ofte på anoxi, den fullstendige mangelen på oksygen, som tilstanden du trenger for å få utbredt uoppholdelighet. Men når du ser på toleransen for lavt oksygen, kan de fleste organismer utelukkes fra sjøvann på oksygenivåer som ikke er noe nær anoksisk. "

Ligner på i dag

Oppvarming som fører til utilstrekkelig oksygen forklarer mer enn halvparten av de marine mangfoldsmessige tapene. Forfatterne sier at andre endringer, som surgjøring eller skift i produktiviteten til fotosyntetiske organismer, trolig opptrådte som ytterligere årsaker.

Situasjonen i de sent Permian-økende drivhusgassene i atmosfæren som skaper varmere temperaturer på jorden, er i likhet med i dag.

"Under en business-as-usual utslippsscenarier vil 2100-oppvarming i det øvre hav ha nærmet seg 20-prosent av oppvarming i slutten av Permian, og i år 2300 vil den nå mellom 35 og 50 prosent, sier Penn.

"Denne studien fremhever potensialet for en masseutryddelse som oppstår ved en lignende mekanisme under menneskeskapte klimaendringer."

Studien vises i Vitenskap. Gordon og Betty Moore Foundation og National Science Foundation finansierte studien.

kilde: University of Washington

Relaterte bøker

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = Permian extinction; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}