Ученые впервые выяснили причины массового вымирания, произошедшего 252 миллиона лет назад

Кто выиграл в лотерею выживания?

Современная фауна океанов – это результат жестокого отбора, произошедшего около 252 миллионов лет назад. Тогда, во время пермско-триасового вымирания, известного как Большое вымирание, с лица Земли исчезли 96 процентов морских видов и 70 процентов наземных животных. Это событие оказалось гораздо более разрушительным, чем катастрофа, которая впоследствии уничтожила динозавров. Об этом пишут авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

До вымирания дно океанов принадлежало брахиоподам – организмам, которые внешне напоминают двустворчатых моллюсков, но относятся к совершенно другой эволюционной ветви. Вместе с морскими лилиями и стационарными кораллами они доминировали в экосистемах сотни миллионов лет.

Однако после кризиса ситуация изменилась в пользу моллюсков: мидий, устриц и улиток. Исследователи выяснили, что ключевую роль в том, кто остался в живых, сыграл метаболизм – скорость химических процессов в организме.

"С помощью этого исследования мы, по сути, хотели разгадать тайну того, почему, когда вы идете на пляж, вы собираете ракушки моллюсков и улиток, а не брахиопод, 
– прокомментировал бывший докторант Стэнфорда и ведущий автор работы Хосе Андрес Маркес.

Ловушка теплой воды и дефицит кислорода

Катастрофа началась с невероятной вулканической активности, приведшей к выбросу огромного количества углекислого газа и метана. Это вызвало глобальное потепление: температура воды в океанах поднялась на 8–12 градусов Цельсия. Именно здесь и сработала физиологическая ловушка. Теплая вода по своей природе удерживает меньше растворенного кислорода, но в то же время она ускоряет химические реакции в организме животных, заставляя их дышать интенсивнее.

Ученые из Стэнфорда изучили современных представителей древних групп животных, чтобы понять их реакцию на стресс. Оказалось, что малоподвижные существа с медленным метаболизмом, такие как брахиоподы, были очень эффективны в прохладной стабильной воде. Однако у них не было биологического запаса прочности для адаптации к жаре. Когда температура повышалась, их потребность в кислороде взлетела до критических отметок, а примитивная дыхательная система не могла обеспечить организм необходимой энергией.

Зато более активные существа, такие как рыбы или современные моллюски, сначала нуждались в большем количестве кислорода, но обладали развитыми мышцами и более мощными жабрами. Это позволило им гибче реагировать на изменения окружающей среды. Именно поэтому сегодня мы готовим блюда из мидий, а не из брахиопод, в которых, по словам ученых, практически нет мяса.

Это исследование действительно ставит точку в вопросе о том, почему произошло пермско-триасовое массовое вымирание,
– добавил Эрик Сперлинг, старший автор исследования и доцент кафедры наук о Земле и планетах в Стэнфордской школе устойчивого развития Доерра.

Предупреждение из прошлого для будущего океанов

Сегодняшние процессы в океане во многом напоминают сценарий Великого вымирания, хотя масштаб вулканической активности прошлого пока невозможно сравнить с современным. Однако скорость изменений поражает: если во время Большого вымирания температура повышалась на протяжении тысячелетий, то современные прогнозы указывают на возможное потепление на 1,5–4 градуса Цельсия к 2100 году. Это означает, что фундаментальные экологические сдвиги происходят за считанные столетия.

Несмотря на тревожные параллели, исследователи отмечают, что у человечества все еще есть шанс изменить ситуацию. Понимание того, как физиология животных реагировала на кризис 252 миллиона лет назад, помогает прогнозировать, какие современные виды находятся под наибольшей угрозой из-за потери кислорода и нагрева воды.

В настоящее время команда из Стэнфорда планирует расширить исследование на другие группы морских организмов, чтобы более подробно изучить взаимодействие между потеплением и закислением океана.