Alle vet om utryddelsen av dinosaurene. Den verste utryddelsen var forårsaket av en rask temperaturøkning.
Jordens mest alvorlige utryddelse skjedde lenge før morderen asteroide innvirkning som utslettet dinosaurene. Det skjedde omtrent 252 mya, og det markerte slutten på det som kalles Perm-perioden. Utryddelsen er kjent som Permian-Triassic Extinction Event, End-Permian Extinction, eller enklere, "The Great Dying." Opptil 70% av terrestriske virveldyr og opptil 96% av alle marine arter ble slukket under The Great Dying.
Hvordan skjedde det? Kan det skje igjen?
"Denne studien belyser potensialet for en masseutryddelse som oppstår fra en lignende mekanisme under menneskeskapte klimaendringer." - hovedforfatter Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Forskere har jobbet hardt for å forstå årsaken til den verste utryddelsen i jordas historie. Men det er vanskelig å samle bevisene fra noe som skjedde over 250 mya. Ledetråder fra hendelser som for lenge siden er gjemt i berget, og mye av berget som gammel har blitt subduktet. Det er ingen røykepistol som et enormt krater. Det er bare biter og bevis. Et bestemt bevismateriale er spesielt overbevisende: fossile bevis som viser fordelingen av de marine artene som ble utdødd, kontra de som ikke gjorde det.
En ny studie publisert i Science nuller inn på fossilprotokollen og viser at den skyldige bak Great Dying var klimaendringer. Og selv om klimaendringene på det tidspunktet sannsynligvis var forårsaket av vulkaner, er implikasjonene klare: klimaendringer, enten de er forårsaket av vulkaner eller noe annet, kan forårsake katastrofalt utryddelse like ille som eller verre enn en asteroidpåvirkning.
Oppgaven har tittelen "Temperaturavhengig hypoksi forklarer biogeografi og alvorlighetsgraden av utryddelse av marin masse." Hovedforfatter er Justin Penn fra School of Oceanography, ved University of Washington. I studien konkluderer Penn og hans medforfattere at stigende havtemperatur og hypoksien som fulgte med det forårsaket The Great Dying, og sannsynligvis andre utryddelser.
"... oppvarming av klima og oksygen tap var en hovedårsak til utryddelsen." - Justin Penn, School of Oceanography, University of Washington.
Mange bevis viser at mekanismen bak den klimaendringen 252 mya var vulkaner. Den primære effekten av vulkanene var et oppvarmende klima på grunn av klimagassene de injiserte i atmosfæren. Vulkanene hadde andre effekter, men oppvarmingen er nøkkelen. Det fikk havene til å varme betydelig.
Forskerne kombinerte klimamodellering med fossilprotokollen for å komme til sin konklusjon. De modellerte klimaet basert på Jorden like før utryddelsen, da et enkelt kontinent kalt Pangea eksisterte, og når havets temperatur og oksygennivå var lik dagens. I sin modell legger de også inn temperatur- og oksygenfølsomheten til 61 moderne marine arter, inkludert krepsdyr, fisk, skalldyr, koraller og haier. Forholdene før den store døden lignet på forholdene nå, så følsomhetene til disse 61 moderne artene representerer arten på tidspunktet for jordas verste utryddelse.
Deretter hevet de temperaturen 10 grader, samsvarer med temperaturendringen 252 mya. Resultatet ga dem et geografisk bilde av den store døden.
"Svært få marine organismer bodde i de samme leveområdene de bodde i - det var enten på flukt eller fortapt," sa andre forfatter Curtis Deutsch, en UW-lektor i oseanografi. I simuleringen ble arter med høy breddegrad nesten fullstendig utslettet, mens noen arter nærmere ekvator overlevde.
"Dette er første gang vi har gjort en mekanistisk spådom om hva som forårsaket utryddelsen som kan testes direkte med fossilprotokollen, som deretter lar oss komme med spådommer om årsakene til utryddelse i fremtiden," sa førsteforfatter Justin Penn , en UW-doktorand i oseanografi.
Noen gamle havbunnen er fortsatt fra jordens verste utryddelse 252 mya, og de har bevisene for selve utryddelsen. Det var et blomstrende og mangfoldig marint økosystem, deretter et skår av lik. Og det tok millioner av år for Jorden å diversifisere og trives igjen. Med resultatene av simuleringen i hånden sammenlignet forskerne den med den overlevende fossile posten.
Fossilprotokollen viser hvor arter var før utryddelsen, og som ble utslettet fullstendig eller begrenset til en brøkdel av deres tidligere habitat. Og fossilprotokollen bekrefter det forskerne fant: arter lengst fra ekvator led mest.
Kaldt vann rommer mer oksygen enn varmere vann, det er grunnleggende vitenskap. Arter som er tilpasset kaldere klimaer, langt borte fra ekvator, krever mer oksygen for å overleve enn arter tilpasset varmere vann nær ekvator. Marine fossile poster viser at marine arter lenger fra ekvator led dårligere enn de som er nærmere ekvator.
Da klimaet varmet og oksygennivået i havet falt, var de første som døde ut artene som krevde mer oksygen. Arten nærmere ekvator hadde et sted å gå: de kunne forlate ekvator og finne vann med oksygennivå de var vant til. Eller i det minste noen av dem kunne. Men for de lenger nord og sør for ekvator var det ingen steder å gå.
"Siden tropiske organismeres metabolisme allerede var tilpasset forholdene med varme oksygenforhold, kunne de bevege seg bort fra tropene og finne de samme forholdene et annet sted." - Curtis Deutsch, medforfatter, UW førsteamanuensis i oseanografi.
"Siden tropiske organismeres metabolismer allerede var tilpasset forholdsvis varme forhold med lavere oksygen, kunne de bevege seg bort fra tropene og finne de samme forholdene et annet sted," sa Deutsch. "Men hvis en organisme ble tilpasset for et kaldt, oksygenrikt miljø, så opphørte disse forholdene å eksistere i de grunne havene."
De oppvarmende havene var en dobbelt-whammy for marine arter. Etter hvert som verdenshavene varmet, falt ikke bare oksygennivået, men metabolismen til marine arter økte, og de trengte mer oksygen. Det sentrale konseptet her er forholdet mellom temperaturavhengig O2 tilbud og etterspørsel priser. Dette forholdet, kalt Metabolic Index, måler miljøomfanget for aerob aktivitet og er styrt av havforhold samt termiske og hypoksi følsomhetstrekk som varierer mellom arter. Hvis Metabolic Index for en bestemt art faller under minimumskravet, kan de ganske enkelt ikke puste og de dør av.
"Signaturen til den drepemekanismen, klimauppvarming og oksygen tap, er dette geografiske mønsteret som er forutsagt av modellen og deretter oppdaget i fossilene," sa Penn. "Avtalen mellom de to indikerer denne mekanismen for oppvarming av klima og oksygen tap var en hovedårsak til utryddelsen."
Oppvarmingen og mangelen på oksygen som den forårsaket var ikke den eneste faktoren i utryddelsen, men den forklarer mer enn halvparten av tapet av det marine mangfoldet. I følge forfatterne har andre endringer, som forsuring eller forskyvning i produktiviteten til fotosyntetiske organismer, sannsynligvis fungert som ytterligere årsaker.
Hva betyr dette for fremtiden? Hvis oppvarming var den viktigste årsaken til The Great Dying, den verste utryddelsen i jordas historie, kan oppvarming føre til utryddelse igjen. Faktisk er det allerede.
Klimagassnivået steg i Perm, og de øker i dag. Ikke fra vulkaner selvfølgelig, men fra mennesker.
Under et utslippsscenario som er vanlig i virksomheten, vil 2100 oppvarming i det øvre hav ha nærmet seg 20 prosent av oppvarmingen på slutten av Perm, og innen 2300 vil den nå mellom 35 og 50 prosent, sa Penn. "Denne studien belyser potensialet for en masseutryddelse som oppstår fra en lignende mekanisme under menneskeskapte klimaendringer."
Vi lever gjennom en utryddelse-hendelse akkurat nå, kalt Holocene-utryddelse. Det regnes som den sjette utryddelsen, fordi det har vært fem andre de siste 600 millioner årene. Holocene-utryddelsen spenner over planter og dyr, inkludert pattedyr, fugler, amfibier, krypdyr og leddyr. Det hele er ikke drevet av et varmende klima, men noe av det er det. Tap av biodiversitetshabitat fra menneskelig aktivitet er en egen årsak. Men det er en utryddelse, ikke desto mindre. Forskere mener at den nåværende utryddelseshastigheten for plante- og dyrearter er mellom 100 og 1000 ganger større enn naturlig utryddelsesgrad.
Det gjenstår å se hvor mye varmere klimaet vårt vil få, og hvor mange arter som vil bli drevet til utryddelse. La oss håpe at de nødvendige endringene kan gjøres for å unngå det verste av det som kommer. Og la oss håpe det ikke er for mange vulkanutbrudd.
- Pressemelding: Største utryddelse i jordas historie forårsaket av global oppvarming som forlater havdyr gisende etter pusten
- Forskningsartikkel: Temperaturavhengig hypoksi forklarer biogeografi og alvorlighetsgraden av utryddelse av marin masse
- Wikipedia-oppføring: Holocene ekstinksjon
- Research Paper: Den misforståtte sjette masseutryddelsen
- Forskningsoppgave: Estimering av den normale bakgrunnshastigheten for artsutryddelse
