Ученые из Стэнфордского университета с коллегами провели первое в своем роде масштабное исследование, которое дает окончательный ответ на вопрос о выживании морской фауны во время величайшей катастрофы в истории планеты. Около 252 миллионов лет назад событие, известное как пермско-триасовое, или Великое вымирание, стерло с лица Земли около 96% морских видов. До этого момента океаническое дно сотни миллионов лет контролировали брахиоподы — существа, внешне похожие на обычных двустворчатых моллюсков, — а также морские лилии. После катаклизма они практически исчезли. Напротив, моллюски, рыбы и иглокожие (морские звезды и ежи) потеряли лишь часть своих популяций и стали полновластными хозяевами современных морей.
В отличие от предыдущих работ, эта научная группа впервые объединила биологические данные организмов, которые погибли миллионы лет назад, с данными тех, кто сумел адаптироваться. Результаты указывают на решающий фактор выживания: способность метаболизма справляться с жарой и дефицитом кислорода.
«Наши данные показывают, что в разных группах организмов вымирания происходили гораздо чаще у тех, кто более уязвим к повышению температуры воды и снижению доступности кислорода», — отметил ведущий автор работы Хосе Андрес Маркес.
Древний климатический кризис служит суровым предостережением для современности. Экологические условия перед катастрофой напоминали прохладные, богатые кислородом океаны прошлого, пока гигантский выброс углекислого газа из-за вулканической активности не начал стремительно нагревать планету. Эрик Сперлинг, старший автор исследования, подчеркивает значимость этой параллели: «Крупнейшее массовое вымирание началось в мире, очень похожем на сегодняшний... Понимание того, как Земля реагировала тогда, может дать нам знать о том, что будет дальше».
Исследование детально объясняет физиологическую подоплеку этого отбора. В палеозойскую эру доминировали медленные фильтраторы вроде брахиопод. Выжившие же виды — подвижные рыбы, хищные улитки и активно ползающие морские ежи — обладали быстрым обменом веществ. Для поддержания движения им требовалось много энергии. Сравнивая эти группы, Сперлинг привел наглядный пример: «Вот почему мы едим суп из моллюсков, а не брахиопод. У брахиопод почти нет мяса».
Экспериментальная часть работы стала ключом к разгадке. Так как ископаемые остатки не могут дышать, команда провела многолетние полевые изыскания, собрав живых брахиоподов в штате Вашингтон и других представителей древней фауны. В лабораториях исследователи замеряли потребление кислорода каждым видом при разном нагреве воды. Оказалось, что хотя древние животные могли существовать в бедной кислородом среде, их медленный метаболизм ломался при росте температуры. Потребность в газе росла быстрее, чем жабры успевали его поставлять. Современные же виды обладают развитыми мышцами и дыхательной системой, позволяющими выдерживать тепловой стресс.
Хотя закисление океана из-за избытка углекислоты тоже играло роль, усложняя построение раковин, именно перегрев и гипоксия стали главными убийцами.
Уроки прошлого звучат тревожно сегодня. Команда планирует изучить взаимодействие трех факторов стресса: нагрева, нехватки кислорода и повышения кислотности. Исследователи бьют в набат, указывая на пугающее сходство сценариев. Тогда температура поднялась на 8–12 градусов за тысячи лет. Сейчас человечество движется тем же курсом по худшим сценариям, но уже со скоростью роста в 1,5–4 градуса всего за два столетия. Тем не менее, авторы сохраняют сдержанный оптимизм: разница в том, что сейчас люди еще способны предотвратить подобный финал, если смогут ограничить дальнейший нагрев планеты.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Изображение: образцы современной фауны (слева три образца) и палеозойской фауны (правые четыре образца). Фото: Сара Лейбовиц
