Esta ilustración muestra el porcentaje de animales marinos que se extinguieron al final de la era Pérmica por latitud, del modelo (línea negra) y del registro fósil (puntos azules). Un mayor porcentaje de animales marinos sobrevivió en los trópicos que en los polos. El color del agua muestra el cambio de temperatura, siendo el rojo el calentamiento más severo y el amarillo menos calentamiento. En la cima está el supercontinente Pangea, con erupciones volcánicas masivas que emiten dióxido de carbono. Las imágenes debajo de la línea representan parte del 96 por ciento de las especies marinas que murieron durante el evento. Incluye dibujos de fósiles de Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto del cangrejo azul de Wendy Kaveney / Flickr; Foto del bacalao del Atlántico de Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto de nautilus en cámara por © 2010 John White / CalPhotos. Crédito:Justin Penn y Curtis Deutsch / Universidad de Washington
La extinción más grande en la historia de la Tierra marcó el final del período Pérmico, hace unos 252 millones de años. Mucho antes que los dinosaurios nuestro planeta estaba poblado de plantas y animales que en su mayoría fueron destruidos después de una serie de erupciones volcánicas masivas en Siberia.
Los fósiles en las antiguas rocas del fondo marino muestran un ecosistema marino próspero y diverso, luego una franja de cadáveres. Alrededor del 96 por ciento de las especies marinas desaparecieron durante la "Gran Muerte, "seguido de millones de años en los que la vida tuvo que multiplicarse y diversificarse una vez más.
Lo que se ha debatido hasta ahora es exactamente qué hizo que los océanos fueran inhóspitos para la vida:la alta acidez del agua, envenenamiento por metales y sulfuros, una completa falta de oxígeno, o simplemente temperaturas más altas.
Una nueva investigación de la Universidad de Washington y la Universidad de Stanford combina modelos de condiciones oceánicas y metabolismo animal con datos de laboratorio publicados y registros paleoceanográficos para mostrar que la extinción masiva del Pérmico en los océanos fue causada por el calentamiento global que dejó a los animales incapaces de respirar. A medida que aumentaban las temperaturas y se aceleraba el metabolismo de los animales marinos, las aguas más cálidas no podían contener suficiente oxígeno para que sobrevivieran.
El estudio aparece en la edición del 7 de diciembre de Ciencias .
"Esta es la primera vez que hacemos una predicción mecanicista sobre qué causó la extinción que se puede probar directamente con el registro fósil, que luego nos permite hacer predicciones sobre las causas de extinción en el futuro, "dijo el primer autor Justin Penn, estudiante de doctorado en oceanografía de la UW.
Los investigadores ejecutaron un modelo climático con la configuración de la Tierra durante el Pérmico, cuando las masas de tierra se combinaron en el supercontinente de Pangea. Antes de que las erupciones volcánicas en curso en Siberia crearan un planeta de gases de efecto invernadero, Los océanos tenían temperaturas y niveles de oxígeno similares a los de hoy. Luego, los investigadores elevaron los gases de efecto invernadero en el modelo al nivel requerido para hacer que las temperaturas del océano tropical en la superficie fueran unos 10 grados Celsius (20 grados Fahrenheit) más altas. condiciones coincidentes en ese momento.
El modelo reproduce los dramáticos cambios resultantes en los océanos. Los océanos perdieron alrededor del 80 por ciento de su oxígeno. Aproximadamente la mitad del lecho marino de los océanos, principalmente a profundidades más profundas, quedó completamente libre de oxígeno.
Analizar los efectos sobre las especies marinas, Los investigadores consideraron las diferentes sensibilidades al oxígeno y a la temperatura de 61 especies marinas modernas, incluidos los crustáceos, pez, mariscos, corales y tiburones, utilizando mediciones de laboratorio publicadas. Se espera que la tolerancia de los animales modernos a las altas temperaturas y al bajo nivel de oxígeno sea similar a la de los animales del Pérmico porque han evolucionado en condiciones ambientales similares. Luego, los investigadores combinaron los rasgos de la especie con las simulaciones del paleoclima para predecir la geografía de la extinción.
"Muy pocos organismos marinos permanecieron en los mismos hábitats en los que vivían; era huir o morir, "dijo el segundo autor Curtis Deutsch, profesor asociado de oceanografía de la UW.
Esta losa de roca de aproximadamente 1,5 pies del sur de China muestra el límite Pérmico-Triásico. La sección inferior es de piedra caliza anterior a la extinción. La sección superior es piedra caliza microbiana depositada después de la extinción. Crédito:Jonathan Payne / Universidad de Stanford
El modelo muestra que los más afectados fueron los organismos más sensibles al oxígeno que se encuentran lejos de los trópicos. Muchas especies que vivían en los trópicos también se extinguieron en el modelo, pero predice que las especies de latitudes altas, especialmente aquellos con altas demandas de oxígeno, fueron aniquilados casi por completo.
Para probar esta predicción, los coautores Jonathan Payne y Erik Sperling en Stanford analizaron las distribuciones de fósiles del Pérmico tardío de la base de datos de paleoceanografía, un archivo virtual de colecciones de fósiles publicadas. El registro fósil muestra dónde estaban las especies antes de la extinción, y que fueron aniquilados por completo o restringidos a una fracción de su antiguo hábitat.
El registro fósil confirma que las especies alejadas del ecuador fueron las que más sufrieron durante el evento.
"La firma de ese mecanismo de muerte, calentamiento climático y pérdida de oxígeno, es este patrón geográfico que predice el modelo y luego se descubre en los fósiles, "El acuerdo entre los dos indica que este mecanismo de calentamiento climático y pérdida de oxígeno fue la causa principal de la extinción", dijo Penn.
El estudio se basa en trabajos anteriores dirigidos por Deutsch que muestran que a medida que los océanos se calientan, se acelera el metabolismo de los animales marinos, lo que significa que requieren más oxígeno, mientras que el agua más caliente contiene menos. Ese estudio anterior muestra cómo los océanos más cálidos alejan a los animales de los trópicos.
El nuevo estudio combina las condiciones cambiantes del océano con las necesidades metabólicas de varios animales a diferentes temperaturas. Los resultados muestran que los efectos más graves de la falta de oxígeno son para las especies que viven cerca de los polos.
"Dado que los metabolismos de los organismos tropicales ya estaban adaptados a temperaturas bastante cálidas, condiciones de bajo nivel de oxígeno, podrían alejarse de los trópicos y encontrar las mismas condiciones en otro lugar, ", Dijo Deutsch." Pero si un organismo fue adaptado para un resfriado, ambiente rico en oxígeno, entonces esas condiciones dejaron de existir en los océanos poco profundos ".
Las llamadas "zonas muertas" que están completamente desprovistas de oxígeno estaban en su mayoría por debajo de las profundidades donde vivían las especies. y desempeñó un papel menor en las tasas de supervivencia ". Al final del día, resultó que el tamaño de las zonas muertas realmente no parece ser la clave para la extinción, ", Dijo Deutsch." A menudo pensamos en la anoxia, la completa falta de oxígeno, como la condición que necesita para conseguir la inhabitación generalizada. Pero cuando observa la tolerancia al bajo nivel de oxígeno, la mayoría de los organismos pueden ser excluidos del agua de mar a niveles de oxígeno que no se acercan a los anóxicos ".
El calentamiento que conduce a una insuficiencia de oxígeno explica más de la mitad de las pérdidas de diversidad marina. Los autores dicen que otros cambios, como la acidificación o cambios en la productividad de los organismos fotosintéticos, probablemente actuó como causas adicionales.
La situación en el Pérmico tardío —el aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera que crea temperaturas más cálidas en la Tierra— es similar a la actual.
"En un escenario de emisiones como de costumbre, para 2100 el calentamiento en la parte superior del océano se habrá acercado al 20 por ciento del calentamiento en el Pérmico tardío, y para el año 2300 alcanzará entre el 35 y el 50 por ciento, "Este estudio destaca el potencial de una extinción masiva que surge de un mecanismo similar bajo el cambio climático antropogénico", dijo Penn.
