Esta ilustração mostra a porcentagem de animais marinhos que foram extintos no final da era Permiana por latitude, do modelo (linha preta) e do registro fóssil (pontos azuis). Uma porcentagem maior de animais marinhos sobreviveu nos trópicos do que nos pólos. A cor da água mostra a mudança de temperatura, com o vermelho sendo o aquecimento mais severo e o amarelo menos o aquecimento. No topo está o supercontinente Pangéia, com erupções vulcânicas massivas que emitem dióxido de carbono. As imagens abaixo da linha representam alguns dos 96 por cento das espécies marinhas que morreram durante o evento. Inclui desenhos de fósseis de Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto do caranguejo azul por Wendy Kaveney / Flickr; Foto do bacalhau do Atlântico por Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto do nautilus à temperatura ambiente:© 2010 John White / CalPhotos. Crédito:Justin Penn e Curtis Deutsch / Universidade de Washington
A maior extinção da história da Terra marcou o fim do período Permiano, cerca de 252 milhões de anos atrás. Muito antes dos dinossauros, nosso planeta foi povoado por plantas e animais que foram quase todos destruídos após uma série de erupções vulcânicas na Sibéria.
Fósseis em rochas antigas do fundo do mar exibem um ecossistema marinho diversificado e próspero, em seguida, uma fileira de cadáveres. Cerca de 96 por cento das espécies marinhas foram exterminadas durante a "Grande Morte, "seguido por milhões de anos em que a vida teve que se multiplicar e diversificar mais uma vez.
O que foi debatido até agora é exatamente o que tornou os oceanos inóspitos à vida - a alta acidez da água, envenenamento por metal e sulfeto, uma completa falta de oxigênio, ou simplesmente temperaturas mais altas.
Uma nova pesquisa da Universidade de Washington e da Universidade de Stanford combina modelos de condições do oceano e metabolismo animal com dados de laboratório publicados e registros paleoceanográficos para mostrar que a extinção em massa do Permiano nos oceanos foi causada pelo aquecimento global que deixou os animais incapazes de respirar. À medida que as temperaturas aumentaram e o metabolismo dos animais marinhos acelerou, as águas mais quentes não conseguiam conter oxigênio suficiente para sua sobrevivência.
O estudo foi publicado na edição de 7 de dezembro da Ciência .
"Esta é a primeira vez que fazemos uma previsão mecanicista sobre o que causou a extinção que pode ser testada diretamente com o registro fóssil, que então nos permite fazer previsões sobre as causas da extinção no futuro, "disse o primeiro autor Justin Penn, um aluno de doutorado da UW em oceanografia.
Os pesquisadores executaram um modelo climático com a configuração da Terra durante o Permiano, quando as massas de terra foram combinadas no supercontinente de Pangea. Antes das erupções vulcânicas em curso na Sibéria criarem um planeta de gases de efeito estufa, oceanos tinham temperaturas e níveis de oxigênio semelhantes aos de hoje. Os pesquisadores então aumentaram os gases de efeito estufa no modelo para o nível necessário para tornar as temperaturas dos oceanos tropicais na superfície cerca de 10 graus Celsius (20 graus Fahrenheit) mais altas, condições correspondentes naquele momento.
O modelo reproduz as mudanças dramáticas resultantes nos oceanos. Os oceanos perderam cerca de 80% de seu oxigênio. Cerca de metade do fundo do mar dos oceanos, principalmente em profundidades mais profundas, ficou completamente livre de oxigênio.
Para analisar os efeitos nas espécies marinhas, os pesquisadores consideraram as diferentes sensibilidades ao oxigênio e à temperatura de 61 espécies marinhas modernas, incluindo crustáceos, peixe, marisco, corais e tubarões - usando medições de laboratório publicadas. Espera-se que a tolerância dos animais modernos a altas temperaturas e baixo oxigênio seja semelhante à dos animais do Permiano, porque eles evoluíram em condições ambientais semelhantes. Os pesquisadores então combinaram os traços da espécie com as simulações do paleoclima para prever a geografia da extinção.
"Muito poucos organismos marinhos permaneceram nos mesmos habitats em que viviam - era fugir ou morrer, "disse o segundo autor Curtis Deutsch, um professor associado de oceanografia da UW.
Esta laje de rocha de aproximadamente 45 metros do sul da China mostra a fronteira do Permiano-Triássico. A seção inferior é de calcário pré-extinção. A seção superior é de calcário microbiano depositado após a extinção. Crédito:Jonathan Payne / Stanford University
O modelo mostra que os mais atingidos foram os organismos mais sensíveis ao oxigênio encontrados longe dos trópicos. Muitas espécies que viviam nos trópicos também foram extintas no modelo, mas prevê que as espécies de alta latitude, especialmente aqueles com alta demanda de oxigênio, foram quase completamente eliminados.
Para testar esta previsão, os co-autores Jonathan Payne e Erik Sperling, de Stanford, analisaram as distribuições de fósseis do Permiano tardio do Banco de Dados Paleoceanográfico, um arquivo virtual de coleções fósseis publicadas. O registro fóssil mostra onde as espécies estavam antes da extinção, e que foram destruídos completamente ou restritos a uma fração de seu antigo habitat.
O registro fóssil confirma que as espécies distantes do equador sofreram mais durante o evento.
"A assinatura desse mecanismo de matar, aquecimento do clima e perda de oxigênio, é este padrão geográfico que é previsto pelo modelo e então descoberto nos fósseis, "Penn disse." O acordo entre os dois indica que este mecanismo de aquecimento do clima e perda de oxigênio foi a principal causa da extinção. "
O estudo baseia-se no trabalho anterior liderado por Deutsch, mostrando que, à medida que os oceanos aquecem, o metabolismo dos animais marinhos acelera, o que significa que requerem mais oxigênio, enquanto a água mais quente retém menos. Esse estudo anterior mostra como os oceanos mais quentes afastam os animais dos trópicos.
O novo estudo combina as mudanças nas condições do oceano com as necessidades metabólicas de vários animais em diferentes temperaturas. Os resultados mostram que os efeitos mais graves da privação de oxigênio são para as espécies que vivem perto dos pólos.
"Uma vez que o metabolismo dos organismos tropicais já estava adaptado para aquecer bastante, condições de baixo teor de oxigênio, eles poderiam se afastar dos trópicos e encontrar as mesmas condições em outro lugar, "Disse Deutsch." Mas se um organismo foi adaptado para um resfriado, ambiente rico em oxigênio, então essas condições deixaram de existir nos oceanos rasos. "
As chamadas "zonas mortas" que são completamente desprovidas de oxigênio estavam principalmente abaixo das profundidades onde as espécies viviam, e desempenhou um papel menor nas taxas de sobrevivência. "No final do dia, descobriu-se que o tamanho das zonas mortas realmente não parece ser a chave para a extinção, "Disse Deutsch." Muitas vezes pensamos sobre anoxia, a completa falta de oxigênio, como a condição necessária para obter inabitabilidade generalizada. Mas quando você olha para a tolerância para baixo oxigênio, a maioria dos organismos pode ser excluída da água do mar em níveis de oxigênio que não estão nem perto de serem anóxicos. "
O aquecimento que leva à insuficiência de oxigênio explica mais da metade das perdas de diversidade marinha. Os autores dizem que outras mudanças, como acidificação ou mudanças na produtividade de organismos fotossintéticos, provavelmente agiu como causas adicionais.
A situação no final do Permiano - aumentando os gases de efeito estufa na atmosfera que criam temperaturas mais altas na Terra - é semelhante à de hoje.
"Em um cenário de emissões business-as-usual, em 2100 o aquecimento na parte superior do oceano terá se aproximado de 20 por cento do aquecimento no final do Permiano, e no ano 2300 atingirá entre 35 e 50 por cento, "Penn disse." Este estudo destaca o potencial para uma extinção em massa decorrente de um mecanismo semelhante sob a mudança climática antropogênica.
