Хто виграв у лотерею виживання?
Сучасна фауна океанів – це результат жорстокого відбору, який відбувся близько 252 мільйонів років тому. Тоді під час пермсько-тріасового вимирання, відомого як Велике вимирання, з лиця Землі зникли 96 відсотків морських видів і 70 відсотків наземних тварин. Ця подія виявилася значно більш руйнівною, ніж катастрофа, яка згодом знищила динозаврів. Про це пишуть автори дослідження, опублікованого в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
До вимирання дно океанів належало брахіоподам – організмам, які зовні нагадують двостулкових молюсків, але належать до зовсім іншої еволюційної гілки. Разом із морськими ліліями та стаціонарними коралами вони домінували в екосистемах сотні мільйонів років.
Проте після кризи ситуація змінилася на користь молюсків: мідій, устриць та равликів. Дослідники з'ясували, що ключову роль у тому, хто залишився жити, відіграв метаболізм – швидкість хімічних процесів в організмі.
З цим дослідженням ми по суті хотіли розгадати таємницю того, чому, коли ви йдете на пляж, ви збираєте мушлі молюсків і равликів, а не брахіопод,
– прокоментував колишній докторант Стенфорда та провідний автор роботи Хосе Андрес Маркес.
Пастка теплої води та дефіцит кисню
Катастрофа почалася з неймовірної вулканічної активності, що призвела до викиду величезної кількості вуглекислого газу та метану. Це спричинило глобальне потепління: температура води в океанах піднялася на 8 – 12 градусів Цельсія. Тут і спрацювала фізіологічна пастка. Тепла вода за своєю природою утримує менше розчиненого кисню, але водночас вона прискорює хімічні реакції в тілі тварин, змушуючи їх дихати інтенсивніше.
Вчені Стенфорда вивчили сучасних представників древніх груп тварин, щоб зрозуміти їхню реакцію на стрес. Виявилося, що малорухливі істоти з повільним метаболізмом, такі як брахіоподи, були дуже ефективними у прохолодній стабільній воді. Проте вони не мали біологічного запасу міцності для адаптації до спеки. Коли температура зростала, їхні потреби в кисні злітали до критичних позначок, а примітивна дихальна система не могла забезпечити організм необхідною енергією.
Натомість активніші істоти, як-от риби чи сучасні молюски, спочатку потребували більше кисню, але мали розвинені м'язи та потужніші зябра. Це дозволило їм гнучкіше реагувати на зміни навколишнього середовища. Саме тому сьогодні ми готуємо страви з мідій, а не з брахіопод, у яких, за словами вчених, практично немає м'яса.
Це дослідження справді ставить крапку в питанні про те, що спричинило Пермсько-тріасове масове вимирання,
– додав Ерік Сперлінг, старший автор дослідження та доцент кафедри наук про Землю та планети в Стенфордській школі сталого розвитку Доерра.
Попередження з минулого для майбутнього океанів
Сьогоднішні процеси в океані багато в чому нагадують сценарій Великого вимирання, хоча масштаб вулканічної активності минулого поки що неможливо порівняти із сучасним. Проте швидкість змін вражає: якщо під час Великого вимирання температура зростала протягом тисячоліть, то сучасні прогнози вказують на можливе потепління на 1,5 – 4 градуси Цельсія до 2100 року. Це означає, що фундаментальні екологічні зсуви відбуваються за лічені століття.
Попри тривожні паралелі, дослідники зауважують, що людство все ще має шанс змінити ситуацію. Розуміння того, як фізіологія тварин реагувала на кризу 252 мільйони років тому, допомагає прогнозувати, які сучасні види перебувають під найбільшою загрозою через втрату кисню та нагрівання води.
Наразі команда Стенфорда планує розширити дослідження на інші групи морських організмів, щоб детальніше вивчити взаємодію між потеплінням і закисленням океану.