Den största massutrotningen i jordhistorien för cirka 251 miljoner år sedan föregicks av förhöjda utrotningsgrader före huvudhändelsen och följdes av en försenad återhämtning som varade i miljoner år. Ny forskning från två forskare vid University of Washington tyder på att en kraftig nedgång i atmosfäriska syrehalter sannolikt var en viktig orsak till både de förhöjda utrotningsgraden och den mycket långsamma återhämtningen.
Jordens land vid den tiden massades fortfarande i en superkontinent som kallas Pangea, och de flesta av markerna över havet blev obeboeliga eftersom låg syre gjorde andningen för svår för de flesta organismer att överleva, säger Raymond Huey, UW-biologiprofessor.
I många fall avstängdes i många fall populationer av samma art från varandra eftersom till och med låg höjdspass inte hade tillräckligt med syre för att djur skulle kunna passera från en dal till nästa. Denna befolkningsfragmentering ökade sannolikt utrotningsgraden och minskade återhämtningen efter massutrotningen, sade Huey.
"Biologer har tidigare tänkt på de fysiologiska konsekvenserna av låga syrehalter under den sena permianperioden, men inte om dessa biogeografiska sådana," sade han.
Atmosfäriskt syreinnehåll, cirka 21 procent idag, var en mycket rik 30 procent under den tidiga permiska perioden. Emellertid har tidigare koldioxidcykelmodellering av Robert Berner vid Yale-universitetet beräknat att atmosfäriskt syre började sjunka strax efter, och nådde ungefär 16 procent i slutet av Perm och slutade på mindre än 12 procent ungefär 10 miljoner år in i triasperioden.
"Syre sjönk från sin högsta nivå till den lägsta nivån någonsin på bara 20 miljoner år, vilket är ganska snabbt, och djur som en gång kunde korsa bergspass plötsligt plötsligt hade sina rörelser starkt begränsade," sade Huey.
Han beräknade att när syrenivån nådde 16 procent skulle andningen vid havsnivån ha varit som att försöka andas vid toppen av ett berg på 9 200 fot idag. Vid den tidiga triasperioden skulle havets syreinnehåll på mindre än 12 procent ha varit detsamma som det är idag i den tunna luften på 17 400 fot, högre än någon permanent människa. Det betyder att även djur vid havsnivån skulle ha utmanats med syre.
Huey och UW-paleontologen Peter Ward är författare till ett papper som beskriver verket, publicerat i 15 april-utgåvan av tidskriften Science. Arbetet stöds av bidrag från National Science Foundation och National Aeronautics and Space Administrations Astrobiology Institute.
Inte bara sjönk atmosfäriskt syreinnehåll i slutet av Permian, sa forskarna, utan koldioxidnivåerna ökade, vilket ledde till den globala klimatuppvärmningen.
"Minskande syre och uppvärmningstemperaturer skulle ha varit dubbelt stressande för sena permiska djur," sade Huey. ”När klimatet värms upp ökar kroppstemperaturer och metabolism. Det betyder att syrebehovet ökar, så att djur skulle möta ett ökat syrebehov och en minskad tillgång. Det skulle vara som att tvinga idrottare att träna mer men ge dem mindre mat. De skulle ha problem. "
Ward var huvudförfattare till ett papper som publicerades i Science tidigare i år med bevis på att utrotningsgraden för ryggradsdjur var förhöjda under det sena Permian, troligtvis på grund av klimatförändringar, och kulminerade med en massutrotning i slutet av Permian. Händelsen, ofta kallad ”the Great Dying”, var den största massutrotningen i jordens historia och dödade 90 procent av allt marint liv och nästan tre fjärdedelar av landväxter och djur.
Ward sade att paleontologer tidigare hade antagit att Pangea inte bara var en superkontinent utan också en ”överväg” på vilken arter skulle ha stött på några vägspärrar när de flyttade från en plats till en annan.
Dock verkar det att det kraftigt reducerade syre som faktiskt skapade obefatta barriärer som påverkade djurens förmåga att röra sig och överleva, sade han.
"Om detta är sant, tror jag att vi måste gå tillbaka och titta på syre och dess roll i evolutionen och hur olika arter utvecklats," sa Ward. ”Du kan gå utan mat i ett par veckor. Du kan gå utan vatten i några dagar. Hur länge kan du gå utan syre ett par minuter? Det finns inget med en större evolutionär effekt än syre. "
Originalkälla: UW News Release
