Конец пермского периода стал черной страницей в истории жизни на Земле. Массовые извержения вулканов на территории современной Сибири запустили цепь катастрофических событий: парниковые газы резко повысили температуру, океаны лишились кислорода и закислились. Эти изменения уничтожили сложившиеся за миллионы лет экосистемы — погибло большинство морских существ.
Однако странность заключалась в том, что после катастрофы уцелевшие организмы начали встречаться во всех уголках планеты. Долгое время палеонтологи спорили как именно происходило восстановление.
Ископаемые показывали странную картину: в раннем триасовом периоде (сразу после вымирания) сообщества морских животных по всей планете стали удивительно однообразными. Если до Массового пермского вымирания уникальные виды обитали в разных регионах планеты, то после одни и те же моллюски — двустворчатые, брюхоногие, головоногие — доминировали по всей Земле. Это явление назвали «таксономической гомогенизацией» — исчезновение уникальных экосистем и появление однообразных сообществ. Вопрос, почему это произошло и как природа справилась с последствиями катастрофы, долгое время оставался без ответа.
Статья по теме: Ученые рассказали, какое влияние на цветковые растения оказала катастрофа, погубившая динозавров
Команда палеонтологов из Стэнфордского университета (США) предложила новое объяснение феномена. Ученые изучили останки морских животных, а также химические маркеры в древних породах, которые позволили воссоздать условия древних океанов. Исследователи построили климатическую модель, которая смогла объединить данные по древним океанам и физиологические особенности современных родственников выживших видов. Это помогло ученым оценить, как разные виды пережили массовое вымирание.
Исследователи учли два ключевых фактора – температуру и уровень кислорода (O₂). В конце пермского периода вода прогрелась на 10 градусов Цельсия, а концентрация O₂ в океанах упала на 76%. Эти условия стали смертельными для большинства видов, но идеальными для некоторых моллюсков — двустворчатых, брюхоногих и головоногих.
Модель продемонстрировала, как способность организмов выживать в новых условиях влияла на то, где они могли жить после катастрофы. Если вид физически не выдерживал жару или недостаток кислорода — он вымирал. Если же мог адаптироваться — распространялся по всей планете, даже в местах, где раньше не обитал.
Например, двустворчатые моллюски (предки современных устриц и мидий) лучше переносили тепло и гипоксию. Их метаболизм требовал меньше энергии, а жаберные структуры эффективнее извлекали кислород из воды. Это позволило им занять территории, где раньше доминировали рыбы и кораллы.
Статья по теме: Ученые узнали, почему на Земле происходили массовые вымирания
Интересно, что модель не учитывала экологические факторы – исчезновение хищников или конкурентов. Даже без этих условий изменения климата сами по себе объясняют 90% гомогенизации. Ученые сравнили разнообразие морской фауны до и после катастрофы. Если раньше в разных регионах обитало в среднем 25 уникальных семейств, то после вымирания их число сократилось до 10. При этом 60% всех находок в раннем триасе приходилось на пять групп моллюсков.
Ранее ученые предлагали две основные гипотезы быстрого распространения видов по Земле после Массового пермского вымирания. Первая — «экологическое освобождение»: исчезновение конкурентов позволило уцелевшим видам бурно размножаться. Вторая — климатические изменения создали благоприятные условия для определенных видов на всей планете. Авторы нового исследования подтвердили вторую версию: именно температура и уровень кислорода определили, какие виды смогли выжить и распространиться.
Работа ученых позволяет не только заглянуть в прошлое, но и предсказать будущее. Современные климатические изменения, вызванные деятельностью человека, уже ведут к очередному массовому вымиранию. Исследователи предупреждают: если процесс не остановить, океаны снова станут менее разнообразными, а отдельные устойчивые виды займут господствующее положение.
С результатами исследования можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Science Advances.