Pemanasan global yang menyebabkan haiwan tidak dapat bernafas menyebabkan kepupusan Permian berlaku di lautan, menurut satu kajian baru.

Apabila suhu meningkat dan metabolisme haiwan laut melonjak, perairan yang panas tidak boleh menyimpan cukup oksigen bagi mereka untuk terus hidup, laporan para penyelidik melaporkan.

Kepupusan terbesar dalam sejarah bumi menandakan berakhirnya tempoh Permian, kira-kira 252 juta tahun yang lalu. Lama sebelum dinosaur, satu siri letusan gunung berapi besar di Siberia kebanyakannya memusnahkan tumbuh-tumbuhan dan haiwan yang memasuki planet kita.

Elow ilustrasi menunjukkan peratusan haiwan marin yang telah pupus pada akhir zaman Permian oleh garis lintang, dari model (garis hitam) dan dari rekod fosil (titik biru). Peratusan yang lebih tinggi dari haiwan marin yang terselamat di kawasan tropika berbanding tiang. Warna air menunjukkan perubahan suhu, dengan pemanasan merah yang paling teruk dan kuning kurang pemanasan.

Di bahagian atas adalah Pangea supercontinent, dengan letusan gunung berapi yang memancarkan karbon dioksida. Imej-imej di bawah garis mewakili beberapa 96 spesies marin yang meninggal semasa acara tersebut. [Termasuk lukisan fosil oleh Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto kepiting biru oleh Wendy Kaveney / Flickr; Gambar ikan kod Atlantic oleh Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto Chamber nautilus oleh John White / CalPhotos.] (Kredit: Justin Penn dan Curtis Deutsch / U. Washington) Fosil-fosil di batu-batu berlian purba memaparkan ekosistem marin yang berkembang pesat dan pelbagai, kemudian satu bangkai mayat. Sebilangan 96 spesies marin telah dihapuskan semasa "Great Dying," diikuti oleh berjuta-juta tahun apabila kehidupan perlu berlipat ganda dan mempelbagaikan sekali lagi.

Apa yang telah dibahaskan sehingga sekarang adalah apa yang membuat lautan tidak ramah untuk hidup-keasidan yang tinggi keracunan air, logam dan sulfida, kekurangan oksigen yang lengkap, atau suhu yang lebih tinggi.

'Lenyap atau binasa'

"Inilah kali pertama kami membuat ramalan mekanistik mengenai apa yang menyebabkan kepupusan yang boleh diuji secara langsung dengan rekod fosil, yang kemudiannya membolehkan kita membuat ramalan mengenai punca-punca kepupusan di masa depan," kata pengarang penulis Justin Penn, seorang pelajar kedoktoran dalam oseanografi di Universiti Washington.

Para penyelidik menjalankan model iklim dengan konfigurasi Bumi semasa Permian, apabila jisim tanah digabungkan dalam supercontinent Pangea. Sebelum letusan gunung berapi di Siberia mencipta planet gas rumah hijau, lautan mempunyai tahap suhu dan oksigen sama seperti hari ini. Para penyelidik kemudian menaikkan gas rumah hijau dalam model ke tahap yang diperlukan untuk membuat suhu laut tropika di permukaan beberapa 10 darjah Celcius (20 darjah Fahrenheit) yang lebih tinggi, keadaan yang hampir sama pada waktu itu.

Model itu menghasilkan semula perubahan dramatik yang berlaku di lautan. Lautan kehilangan kira-kira peratus 80 oksigen mereka. Sekitar separuh lautan 'dasar laut, kebanyakannya dalam kedalaman yang lebih mendalam, menjadi sepenuhnya bebas oksigen.

Untuk menganalisis kesan-kesan spesies marin, para penyelidik menganggap kepekaan oksigen dan kepekaan suhu 61 spesies marin moden termasuk krustasea, ikan, kerang, karang dan jerung-menggunakan pengukuran makmal yang diterbitkan. Toleransi haiwan moden kepada suhu tinggi dan oksigen rendah dijangka sama dengan haiwan Permian kerana mereka berkembang di bawah keadaan persekitaran yang serupa. Para penyelidik kemudian menggabungkan ciri-ciri spesies dengan simulasi paleoclimate untuk meramalkan geografi kepupusan.

"Sangat sedikit organisma marin yang tinggal di habitat yang sama mereka tinggal di dalamnya-sama ada melarikan diri atau binasa," kata penulis wanita Curtis Deutsch, seorang profesor oseanografi.

Model ini menunjukkan yang paling sukar adalah organisma yang paling sensitif kepada oksigen yang didapati jauh dari kawasan tropika. Banyak spesies yang hidup di kawasan tropika juga telah pupus dalam model ini, tetapi ia meramalkan bahawa spesies latitud tinggi, terutamanya yang mempunyai permintaan oksigen yang tinggi, telah hampir dihapuskan.

Takut dengan maut

Untuk menguji ramalan ini, pengasas Jonathan Payne dan Erik Sperling di Stanford University menganalisis pengedaran fosil lewat Permian dari Database Paleoceanography, sebuah arkib maya koleksi fosil yang diterbitkan. Rekod fosil menunjukkan tempat spesies sebelum kepupusan, dan yang telah dihapuskan sepenuhnya atau terhad kepada sebahagian kecil daripada habitat bekas mereka.

Rekod fosil mengesahkan bahawa spesies yang jauh dari khatulistiwa paling menderita semasa acara tersebut.

"Tanda tangan mekanisme membunuh, pemanasan iklim dan kehilangan oksigen, adalah corak geografi yang diramalkan oleh model dan kemudiannya ditemui di fosil," kata Penn. "Persetujuan antara kedua-dua ini menunjukkan mekanisme pemanasan iklim dan kehilangan oksigen menjadi punca utama kepupusan."

Kajian itu membina kerja-kerja sebelumnya Deutsch membawa menunjukkan bahawa, sebagai lautan panas, metabolisme haiwan laut mempercepatkan, bermakna mereka memerlukan lebih banyak oksigen, sementara air hangat memegang kurang. Kajian terdahulu menunjukkan bagaimana lautan hangat menghalang haiwan dari kawasan tropika.

Kajian baru ini menggabungkan keadaan laut yang berubah-ubah dengan pelbagai keperluan metabolik haiwan pada suhu yang berbeza. Keputusan menunjukkan bahawa kesan buruk oksigen yang paling teruk adalah untuk spesies yang hidup di dekat kutub.

"Memandangkan metabolisme organisme tropika telah disesuaikan dengan keadaan yang agak hangat, rendah oksigen, mereka boleh berpindah dari kawasan tropika dan mencari keadaan yang sama di tempat lain," kata Deutsch. "Tetapi jika organisma disesuaikan untuk persekitaran yang kaya dengan oksigen, maka keadaan tersebut tidak lagi wujud di lautan cetek."

Apa yang dipanggil "zon mati" yang tidak sepenuhnya oksigen kebanyakannya di bawah kedalaman di mana spesies hidup, dan memainkan peranan yang lebih kecil dalam kadar kelangsungan hidup.

"Pada penghujung hari, ternyata bahawa saiz zon mati itu benar-benar nampaknya tidak menjadi perkara penting bagi kepupusan itu," kata Deutsch. "Kami sering berfikir tentang anoksia, kekurangan oksigen yang lengkap, kerana keadaan yang anda perlukan untuk tidak dapat dihuni secara meluas. Tetapi apabila anda melihat toleransi untuk oksigen rendah, kebanyakan organisma boleh dikecualikan daripada air laut pada tahap oksigen yang tidak berada di mana-mana dekat dengan anoksik. "

Sama seperti hari ini

Pemanasan yang membawa kepada oksigen yang tidak mencukupi menjelaskan lebih daripada separuh kehilangan kepelbagaian marin. Penulis mengatakan bahawa perubahan lain, seperti pengasidan atau perubahan dalam produktiviti organisma fotosintesis, mungkin bertindak sebagai penyebab tambahan.

Keadaan di akhir gas rumah hijau Permian yang semakin meningkat di atmosfera yang mewujudkan suhu yang lebih panas di Bumi-sama dengan hari ini.

"Di bawah senario pelepasan seperti biasa, oleh pemanasan 2100 di lautan atas akan mendekati peratus pemanasan 20 di Permian lewat, dan pada tahun 2300 ia akan mencapai antara 35 dan 50," kata Penn.

"Kajian ini menyoroti potensi kepupusan besar-besaran yang timbul daripada mekanisme serupa di bawah perubahan iklim antropogenik."

Kajian itu muncul dalam Sains/Ilmu. Yayasan Gordon dan Betty Moore dan Yayasan Sains Kebangsaan membiayai kajian ini.

sumber: Universiti Washington

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon