Įminta 252 mln. metų senumo mįslė: štai kas sukėlė didžiausią žinomą biologinę katastrofą

Sekite TechNaujienos Google

Prieš maždaug 252 mln. metų Žemėje įvyko didžiausia žinoma biologinė katastrofa. Per vadinamąjį Permo ir triaso masinį išmirimą išnyko apie 96 proc. jūrinių rūšių ir 70 proc. sausumos gyvūnų. Gyvybės pasaulis pasikeitė taip smarkiai, kad iki tol vandenynuose dominavusios gyvūnų grupės savo pozicijų nebeatgavo niekada.

Dabar Stanfordo universiteto vadovaujami mokslininkai teigia pateikę aiškiausią iki šiol paaiškinimą, kodėl vienos jūrų gyvūnų grupės buvo beveik sunaikintos, o kitos katastrofą išgyveno ir vėliau užvaldė vandenynus.

Liepos 8 dieną paskelbto tyrimo rezultatai rodo, kad lemiamas smūgis buvo ne vien temperatūros kilimas ar vien deguonies trūkumas. Gyvūnus pražudė šių dviejų veiksnių derinys: šylant vandeniui jų organizmams reikėjo vis daugiau deguonies, tačiau pačiuose vandenynuose jo tuo metu sparčiai mažėjo.

Didžiausia biologinė katastrofa Žemės istorijoje

Permo periodo pabaigoje milžiniškas vulkaninis aktyvumas į atmosferą išmetė didžiulius anglies dioksido, metano ir kitų dujų kiekius. Planeta pradėjo sparčiai šilti, pasikeitė vandenynų cirkuliacija, o šiltesniame vandenyje galėjo ištirpti mažiau deguonies.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 5 val

Lietuva tapo vienu svarbiausių „Tesla“ bandymų poligonų: rezultatai gali lemti sprendimą visai ES

4 min. skaitymo • prieš 5 val

„Meta“ akinių skandalas: žmones esą filmavo be leidimo, o įrašus stebėjo iš kito pasaulio krašto

3 min. skaitymo • prieš 9 val

Mokslininkai išsiaiškino, kaip vėžio ląstelės „apgauna“ imuninę sistemą

Visi naujausi straipsniai →

Mokslininkai jau anksčiau turėjo daug įrodymų, siejančių šį išmirimą su klimato atšilimu ir deguonies nykimu iš vandenynų. Tačiau liko svarbi neatsakyta mįslė: kodėl panašiose sąlygose vieni gyvūnai išmirė beveik visiškai, o kiti išgyveno palyginti sėkmingai?

Iki katastrofos jūrų dugne šimtus milijonų metų dominavo pečiakojai, arba brachiopodai, jūrų lelijos, kai kurie koralai ir kiti dažniausiai vienoje vietoje gyvenantys, vandenį filtruojantys gyvūnai. Po išmirimo juos pakeitė dvigeldžiai moliuskai, sraigės, žuvys, jūrų ežiai ir kitos judresnės grupės.

Pečiakojai išoriškai primena moliuskus, tačiau priklauso visiškai kitai gyvūnų grupei. Iki Permo periodo pabaigos jų buvo gerokai daugiau nei dvigeldžių moliuskų. Šiandien žinoma tik apie 400 pečiakojų rūšių, o dvigeldžių moliuskų – maždaug 10–15 tūkst.

Senovės vandenyno sąlygas atkūrė laboratorijoje

Norėdami išsiaiškinti šio milžiniško biologinio persitvarkymo priežastį, tyrėjai rinko šiandien gyvenančius gyvūnus, atstovaujančius tiek senovės vandenynuose dominavusioms, tiek po katastrofos išplitusioms grupėms.

Laboratorinėse kamerose buvo matuojama, kiek deguonies gyvūnai sunaudoja esant skirtingai vandens temperatūrai. Eksperimentai atskleidė iš pirmo žvilgsnio paradoksalų rezultatą.

Vėsaus vandens sąlygomis pečiakojai ir kiti vadinamosios paleozojinės faunos atstovai galėjo išgyventi net labai mažos deguonies koncentracijos aplinkoje. Kai kurios šiuolaikiniuose vandenynuose paplitusios rūšys tokiomis sąlygomis jau būtų pradėjusios dusti.

Tačiau vandeniui šylant šis pranašumas išnyko.

Aukštesnė temperatūra pagreitina organizme vykstančias chemines reakcijas ir didina energijos bei deguonies poreikį. Tyrėjų duomenimis, senovinio tipo gyvūnų deguonies poreikis kylant temperatūrai didėjo gerokai sparčiau, nei jų kūnai pajėgė jį patenkinti.

Dvigeldžiai moliuskai ir kiti judresni gyvūnai įprastomis sąlygomis sunaudoja daugiau deguonies. Tačiau jų kūnai turi geriau išvystytas žiaunas, kraujotaką ir raumenis, leidžiančius aktyviau pumpuoti vandenį bei aprūpinti audinius deguonimi.

Kitaip tariant, lėta medžiagų apykaita senovės gyvūnams buvo naudinga stabiliuose ir vėsiuose vandenynuose, tačiau tapo silpnybe, kai vandens temperatūra pakilo, o deguonies jame sumažėjo.

„Atšilimas ir deguonies praradimas yra pagrindiniai veiksniai“, – tyrimo rezultatus apibendrino jo vyresnysis autorius, Stanfordo universiteto asocijuotasis profesorius Erikas Andersas Sperlingas.

Ne vienas smūgis, o mirtinas veiksnių derinys

Naujasis tyrimas nereiškia, kad mokslininkai tik dabar atrado Permo ir triaso išmirimą sukėlusį vulkanizmą. Ryšys tarp milžiniškų išsiveržimų, šiltnamio efektą sukeliančių dujų, klimato kaitos ir vandenynų būklės blogėjimo buvo tiriamas dešimtmečius.

Svarbiausia šio darbo naujovė – tiesioginis fiziologinis paaiškinimas, kodėl šiltėjantys ir deguonies netenkantys vandenynai taip nevienodai paveikė skirtingas gyvūnų grupes.

Tyrimas susieja laboratorijoje išmatuotas gyvūnų galimybes kvėpuoti su iš fosilijų žinomu išmirimo modeliu. Labiausiai nukentėjo būtent tos grupės, kurių organizmai prasčiausiai susidorojo su vienu metu didėjančia temperatūra ir mažėjančiu deguonies kiekiu.

Pasak E. Sperlingo, naujieji rezultatai yra tarsi „paskutinė vinis į karstą“ teorijoms, abejojančioms, kad pagrindiniai katastrofos varikliai buvo vandenynų atšilimas ir deguonies nykimas.

Vandenynų rūgštėjimas taip pat galėjo prisidėti prie gyvybės žūties, nes rūgštesniame vandenyje organizmams sunkiau formuoti kalkinius kiautus ir skeletus. Tačiau tyrimo autoriai mano, kad šis poveikis buvo mažesnis nei temperatūros ir deguonies trūkumo derinio.

Katastrofa nulėmė, kokie yra dabartiniai vandenynai

Permo ir triaso išmirimas ne tik sunaikino didžiąją dalį tuo metu gyvenusių rūšių. Jis visiems laikams pakeitė jūrų ekosistemų struktūrą.

Iki katastrofos vyravusią lėto gyvenimo, dažnai prie dugno prisitvirtinusių gyvūnų fauną pakeitė judresnės, aktyviau kvėpuojančios ir daugiau energijos naudojančios grupės. Žuvys, moliuskai, jūrų ežiai ir jūrų žvaigždės užėmė ekologines nišas, kurių nuo to laiko nebeužleido.

Todėl šiandien paplūdimyje dažniausiai randame moliuskų, o ne kadaise jūrų dugne dominavusių pečiakojų kiautus. Mokslininkų teigimu, būtent prieš 252 mln. metų įvykęs fiziologinis „atrankos testas“ iš esmės suformavo šiuolaikinį vandenynų gyvūnijos pasaulį.

Ką tai reiškia dabartinei planetai?

Permo periodo pabaigoje pasaulinė temperatūra per kelis tūkstančius metų galėjo padidėti maždaug 8–12 laipsnių Celsijaus. Dabartinis klimato atšilimas yra mažesnis, tačiau vyksta gerokai greičiau – per vos kelis šimtmečius.

Mokslininkai pabrėžia, kad senovėje įvykusi katastrofa nėra darbartinių vandenynų ateities scenarijus. Žemynų išsidėstymas, atmosferos sudėtis ir ekosistemos dabar yra kitokios. Vis dėlto fizikinis ir biologinis mechanizmas išlieka aktualus: šylantis vanduo talpina mažiau deguonies, o gyvūnų medžiagų apykaitai jo reikia vis daugiau.

Tai gali padėti nustatyti, kurios šiuolaikinės jūrų rūšys yra pažeidžiamiausios. Pavojų gali lemti ne tik jų gyvenamoji vieta, bet ir kūno sandara, kvėpavimo sistema bei gebėjimas padidinti deguonies tiekimą kylant temperatūrai.

Didžiausias Žemės išmirimas parodė, kad spartus klimato pokytis gali ne tik sumažinti biologinę įvairovę, bet ir šimtams milijonų metų pakeisti tai, kokios gyvybės formos dominuoja planetoje.