Den globala uppvärmningen som lämnade djur som inte kunde andas orsakade den permermassutsläckningen i haven, enligt en ny studie.

När temperaturen steg och metabolismen av marina djur spedade upp, kunde det varmare vattnet inte hålla tillräckligt med syre för att de ska överleva, rapporterar forskarna.

Den största utrotningen i jordens historia markerade slutet av permermånaden, några 252 miljoner år sedan. Långt före dinosaurierna utplånade en rad massiva vulkanutbrott i Sibirien de växter och djur som befolkade vår planet.

Illustrationen visar hur många procent av marina djur som utlöste i slutet av den permaiska eran efter latitud, från modellen (svart linje) och från den fossila posten (blå prickar). En större andel havsdjur överlevde i troperna än vid polerna. Vattnets färg visar temperaturförändringen, med rött som mest allvarlig uppvärmning och gul mindre uppvärmning.

På toppen är superkontinentet Pangea, med massiva vulkanutbrott som avger koldioxid. Bilderna nedanför linjen representerar några av de 96-procenten av marina arter som dog under evenemanget. [Inkluderar fossila ritningar av Ernst Haeckel / Wikimedia; Blå krabba foto av Wendy Kaveney / Flickr; Atlantisk torskfoto av Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Kammad nautilusfoto av John White / CalPhotos.] (Kredit: Justin Penn och Curtis Deutsch / U. Washington) Fossiler i gamla havsbottnar visar ett blomstrande och mångsidigt marint ekosystem, då ett skott av lik. Några 96-procent av marina arter utplånades under "Great Dying", följt av miljontals år då livet måste multiplicera och diversifiera en gång till.

Det som hittills har diskuterats är exakt vad som gjorde oceanerna oskadliga för livet - den höga surheten hos vattnet, metall- och sulfidförgiftningen, en fullständig brist på syre eller helt enkelt högre temperaturer.

"Flyga eller förgås"

"Det här är första gången vi har gjort en mekanisk förutsägelse om vad som orsakade utrotningen som kan testas direkt med fossilregistret, vilket gör det möjligt för oss att göra förutsägelser om orsakerna till utrotning i framtiden", säger medförfattare Justin Penn, en doktorand i oceanografi vid University of Washington.

Forskare sprang en klimatmodell med jordens konfiguration under Permian, när landsmassorna kombinerades i Pangeas superkontinent. Innan pågående vulkanutbrott i Sibirien skapade en växthusgasplan, hade oceaner temperaturer och syrgasnivåer som liknar dagens. Forskarna växte sedan växthusgaser i modellen till den nivå som krävs för att göra tropiska havstemperaturer vid ytan, några 10 grader Celsius (20 grader Fahrenheit) högre matchande förhållanden vid den tiden.

Modellen reproducerar de resulterande dramatiska förändringarna i oceanerna. Oceanerna förlorade omkring 80 procent av deras syre. Ungefär hälften av havets havsbotten, mestadels vid djupare djup, blev helt syrefria.

För att analysera effekterna på marina arter betraktade forskarna varierande syre- och temperaturkänsligheter hos 61 moderna marina arter, inklusive kräftdjur, fisk, skaldjur, koraller och hajar, med hjälp av publicerade laboratoriemätningar. Toleransen hos moderna djur till hög temperatur och lågt syre förväntas likna permiska djur eftersom de utvecklats under liknande miljöförhållanden. Forskarna kombinerade sedan artens egenskaper med paleoklimatiska simuleringar för att förutse geografi av utrotningen.

"Mycket få marina organismer stannade i samma livsmiljöer som de levde i. Det var antingen flykt eller förgås", säger medförfattare Curtis Deutsch, en professor i oceanografi.

Modellen visar det hårdast drabbade, var organismer mest känsliga för syre som hittades långt från troperna. Många arter som levde i troperna gick också ut i modellen, men det förutspår att arter med hög latitud, särskilt de med höga syrekrav, nästan helt torkades ut.

Dubbelt dödligt

För att testa denna förutsägelse, analyserade coauthors Jonathan Payne och Erik Sperling vid Stanford University sen-Permian fossila distributioner från Paleoceanography Database, ett virtuellt arkiv av publicerade fossila samlingar. Den fossila skivan visar var arter fanns före utrotningen och som utplånades helt eller begränsat till en bråkdel av deras tidigare livsmiljö.

Den fossila posten bekräftar att arter långt ifrån ekvatorn led mest under evenemanget.

"Signaturen för den dödande mekanismen, klimatuppvärmning och syreförlust är detta geografiska mönster som förutspås av modellen och upptäcktes sedan i fossilerna, säger Penn. "Avtalet mellan de två indikerar denna mekanism av klimatuppvärmning och syreförlust var en primär orsak till utrotningen."

Studien bygger på tidigare arbete Deutsch ledde fram att, som oceaner varma, sjöfartens ämnesomsättning ökar, vilket innebär att de behöver mer syre, medan varmare vatten håller mindre. Den tidigare undersökningen visar hur varmare oceaner skjuter djur bort från troperna.

Den nya studien kombinerar de förändrade havsförhållandena med olika djures metaboliska behov vid olika temperaturer. Resultat visar att de mest allvarliga effekterna av syreberoende är för arter som bor nära polerna.

"Eftersom tropiska organismers metabolism redan var anpassad till ganska varma förhållanden med lägre syre, kunde de flytta sig från troperna och hitta samma förhållanden någon annanstans, säger Deutsch. "Men om en organism anpassades för en kall, syrerik miljö, så upphörde dessa förhållanden att finnas i de grunda oceanerna."

De så kallade "dödsområdena" som helt saknar syre var mestadels under djup där arter levde och spelade en mindre roll i överlevnadsgraden.

"I slutet av dagen visade det sig att storleken på de döda zonerna inte verkar vara den viktigaste saken för utrotningen", säger Deutsch. "Vi tänker ofta på anoxi, den fullständiga bristen på syre, som det tillstånd du behöver för att få utbredd oförmåga. Men när man tittar på toleransen för lågt syre kan de flesta organismer uteslutas från havsvatten vid syrehalt som inte ligger någonstans nära anoxic. "

Liknande idag

Uppvärmning som leder till otillräckligt syre förklarar mer än hälften av de marina mångfalden. Författarna säger att andra förändringar, såsom försurning eller skift i produktiviteten hos fotosyntetiska organismer, troligen verkade som ytterligare orsaker.

Situationen i de sena Permian-växande växthusgaserna i atmosfären som skapar varmare temperaturer på jorden-liknar idag.

"Under en affärs-som-vanlig utsläppsscenarier kommer 2100-uppvärmningen i övre oceanen att ha närmat 20-procenten av uppvärmning i slutet av Permian, och vid år 2300 kommer det att nå mellan 35 och 50 procent," säger Penn.

"Denna studie belyser potentialen för massutrotning som uppstår genom en liknande mekanism under antropogen klimatförändring."

Studien visas i Vetenskap. Gordon och Betty Moore Foundation och National Science Foundation finansierade studien.

Källa: University of Washington

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon