Come sappiamo che i cambiamenti climatici erano dietro la più grande estinzione della Terra

Come sappiamo che i cambiamenti climatici erano dietro la più grande estinzione della Terra

Il riscaldamento globale che ha lasciato gli animali incapaci di respirare ha causato l'estinzione di massa del Permiano negli oceani, secondo un nuovo studio.

Con l'aumento delle temperature e il metabolismo degli animali marini, le acque più calde non potevano contenere abbastanza ossigeno per sopravvivere, riferiscono i ricercatori.

La più grande estinzione della storia della Terra ha segnato la fine del periodo Permiano, alcuni 252 milioni di anni fa. Molto prima dei dinosauri, una serie di enormi eruzioni vulcaniche in Siberia per lo più ha cancellato le piante e gli animali che popolavano il nostro pianeta.

L'illustrazione elow mostra la percentuale di animali marini che si estinsero alla fine dell'era Permiana per latitudine, dal modello (linea nera) e dalla documentazione fossile (punti blu). Una percentuale maggiore di animali marini è sopravvissuta ai tropici che ai poli. Il colore dell'acqua mostra il cambiamento di temperatura, con il rosso che è il riscaldamento più grave e il giallo meno caldo.

Come sappiamo che i cambiamenti climatici erano dietro la più grande estinzione della TerraIn cima c'è il supercontinente Pangea, con enormi eruzioni vulcaniche che emettono biossido di carbonio. Le immagini sotto la linea rappresentano alcune delle percentuali 96 delle specie marine morte durante l'evento. [Include i disegni fossili di Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto di granchio blu di Wendy Kaveney / Flickr; Foto di merluzzo dell'Atlantico di Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto del Nautilus camerato di John White / CalPhotos.] (Credito: Justin Penn e Curtis Deutsch / U. Washington) I fossili nelle antiche rocce del fondo marino mostrano un ecosistema marino fiorente e variegato, quindi un'ondata di cadaveri. Alcune percentuali di 96 di specie marine sono state spazzate via durante il "Grande Morire", seguito da milioni di anni in cui la vita doveva moltiplicarsi e diversificarsi ancora una volta.

Ciò che è stato discusso fino ad ora è esattamente ciò che ha reso gli oceani inospitali per la vita: l'elevata acidità dell'acqua, l'avvelenamento di metalli e solfuri, una completa mancanza di ossigeno o semplicemente temperature più elevate.

'Fuggi o muori'

"Questa è la prima volta che abbiamo fatto una previsione meccanicistica su ciò che ha causato l'estinzione che può essere testata direttamente con la documentazione fossile, che ci consente di fare previsioni sulle cause dell'estinzione in futuro", dice il coautore Justin Penn, uno studente di dottorato in oceanografia presso l'Università di Washington.


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I ricercatori hanno gestito un modello climatico con la configurazione della Terra durante il Permiano, quando le masse terrestri si unirono nel supercontinente di Pangea. Prima che le continue eruzioni vulcaniche in Siberia avessero creato un pianeta a gas serra, gli oceani avevano temperature e livelli di ossigeno simili a quelli di oggi. I ricercatori hanno quindi innalzato i gas a effetto serra nel modello al livello richiesto per rendere le temperature degli oceani tropicali in superficie di alcuni gradi 10 Celsius (20 gradi Fahrenheit) più alti, corrispondenti alle condizioni in quel momento.

Il modello riproduce i drammatici cambiamenti che ne derivano negli oceani. Gli oceani hanno perso circa il 80 percentuale del loro ossigeno. Circa metà del fondo marino degli oceani, per lo più a profondità più profonde, è diventato completamente privo di ossigeno.

Per analizzare gli effetti sulle specie marine, i ricercatori hanno preso in considerazione la variazione della sensibilità all'ossigeno e alla temperatura delle moderne specie marine 61, inclusi crostacei, pesci, molluschi, coralli e squali, usando misurazioni di laboratorio pubblicate. La tolleranza degli animali moderni alle alte temperature e ai bassi livelli di ossigeno dovrebbe essere simile agli animali Permiano perché si sono evoluti in condizioni ambientali simili. I ricercatori hanno poi combinato i tratti della specie con le simulazioni paleoclimatiche per predire la geografia dell'estinzione.

"Pochissimi organismi marini sono rimasti negli stessi habitat in cui vivevano - o fuggivano o morivano", dice il coautore Curtis Deutsch, professore associato di oceanografia.

Il modello mostra che il colpo più duro sono stati gli organismi più sensibili all'ossigeno trovati lontano dai tropici. Molte specie che vivevano nei tropici si estinsero anche nel modello, ma predice che le specie di latitudine elevata, specialmente quelle con elevate richieste di ossigeno, furono quasi completamente spazzate via.

Doppiamente mortale

Per testare questa previsione, i coautori Jonathan Payne e Erik Sperling della Stanford University hanno analizzato le distribuzioni fossili del Permiano tardive dal Database Paleoceanography, un archivio virtuale di collezioni fossili pubblicate. La documentazione sui fossili mostra dove le specie erano prima dell'estinzione e che sono state spazzate via completamente o limitate a una frazione del loro habitat precedente.

I reperti fossili confermano che le specie lontane dall'equatore hanno sofferto di più durante l'evento.

"La firma di quel meccanismo di uccisione, riscaldamento del clima e perdita di ossigeno, è questo modello geografico che è previsto dal modello e poi scoperto nei fossili", dice Penn. "L'accordo tra i due indica che questo meccanismo di riscaldamento del clima e perdita di ossigeno è stata una causa primaria dell'estinzione".

Lo studio si basa su precedenti lavori condotti da Deutsch che mostrano come, a causa degli oceani caldi, il metabolismo degli animali marini acceleri, il che significa che richiedono più ossigeno, mentre l'acqua più calda detiene meno. Quel primo studio mostra quanto gli oceani più caldi allontanino gli animali dai tropici.

Il nuovo studio combina le mutevoli condizioni oceaniche con le esigenze metaboliche di vari animali a diverse temperature. I risultati mostrano che gli effetti più gravi della privazione dell'ossigeno sono per le specie che vivono vicino ai poli.

"Dal momento che i metabolismi degli organismi tropicali erano già adattati a condizioni abbastanza calde e con meno ossigeno, potevano allontanarsi dai tropici e trovare le stesse condizioni da qualche altra parte", dice Deutsch. "Ma se un organismo è stato adattato per un ambiente freddo e ricco di ossigeno, allora quelle condizioni hanno cessato di esistere negli oceani poco profondi."

Le cosiddette "zone morte" completamente prive di ossigeno erano per lo più al di sotto delle profondità in cui vivevano le specie e giocavano un ruolo minore nei tassi di sopravvivenza.

"Alla fine della giornata, si è scoperto che la dimensione delle zone morte non sembra essere la chiave per l'estinzione", dice Deutsch. "Pensiamo spesso all'anossia, alla completa mancanza di ossigeno, come condizione per cui si ha bisogno di una diffusa inabitabilità. Ma quando si osserva la tolleranza per l'ossigeno basso, la maggior parte degli organismi può essere esclusa dall'acqua di mare a livelli di ossigeno che non sono affatto vicini all'anossico ".

Simile a oggi

Il riscaldamento che porta all'ossigeno insufficiente spiega più della metà delle perdite di diversità marina. Gli autori affermano che altri cambiamenti, come l'acidificazione o gli spostamenti nella produttività degli organismi fotosintetici, hanno probabilmente agito come cause aggiuntive.

La situazione nel tardo Permiano - l'aumento dei gas serra nell'atmosfera che creano temperature più calde sulla Terra - è simile a oggi.

"In un contesto di emissioni business-as-usual, il riscaldamento 2100 nell'oceano superiore si è avvicinato al 20 per cento del riscaldamento nel tardo Permiano, e entro l'anno 2300 raggiungerà tra 35 e 50 per cento", afferma Penn.

"Questo studio evidenzia il potenziale di estinzione di massa derivante da un meccanismo simile sotto il cambiamento climatico antropogenico".

Lo studio appare in Scienza. La Fondazione Gordon e Betty Moore e la National Science Foundation hanno finanziato lo studio.

Fonte: Università di Washington

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