El calentamiento global que dejó a los animales incapaces de respirar causó la extinción masiva del Pérmico en los océanos, según un nuevo estudio.
Según informaron los investigadores, a medida que aumentaban las temperaturas y el metabolismo de los animales marinos se aceleraba, las aguas más cálidas no podían contener suficiente oxígeno para que sobrevivieran.
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, una serie de erupciones volcánicas masivas en Siberia destruyeron las plantas y los animales que poblaron nuestro planeta.
La ilustración de abajo muestra el porcentaje de animales marinos que se extinguieron al final de la era Pérmica por latitud, desde el modelo (línea negra) y desde el 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, con el rojo siendo el calentamiento más severo y el amarillo menos el calentamiento.
En la parte superior se encuentra el supercontinente Pangea, con enormes erupciones volcánicas que emiten dióxido de carbono. Las imágenes debajo de la línea representan parte del porcentaje de 96 de las especies marinas que murieron durante el evento. [Incluye dibujos de fósiles de Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto de cangrejo azul por Wendy Kaveney / Flickr; Foto de bacalao del Atlántico por Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Fotografía de nautilus de John White / CalPhotos.] (Crédito: Justin Penn y Curtis Deutsch / U. Washington) Los fósiles en las antiguas rocas de los fondos marinos muestran un ecosistema marino próspero y diverso, luego una franja de cadáveres. Un poco de 96 de las especies marinas fueron eliminadas durante la "Gran Muerte", seguida de millones de años en que la vida tuvo que multiplicarse y diversificarse una vez más.
Lo que se ha debatido hasta ahora es exactamente lo que hizo que los océanos fueran inhóspitos para la vida: la alta acidez del agua, el envenenamiento por metales y sulfuros, la falta total de oxígeno o simplemente las temperaturas más altas.
'Huir o perecer'
"Esta es la primera vez que hacemos una predicción mecanicista sobre la causa de la extinción que se puede probar directamente con el registro fósil, lo que nos permite hacer predicciones sobre las causas de la extinción en el futuro", dice el coautor Justin Penn. Estudiante de doctorado en oceanografía en la Universidad de Washington.
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 las erupciones volcánicas en curso en Siberia crearon 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 que las temperaturas de los océanos tropicales en la superficie aumenten en algunos grados de 10 grados Celsius (20 grados Fahrenheit) en ese momento.
El modelo reproduce los cambios dramáticos resultantes en los océanos. Los océanos perdieron cerca de 80 por ciento de su oxígeno. Aproximadamente la mitad del fondo marino de los océanos, en su mayoría a profundidades más profundas, se volvió completamente libre de oxígeno.
Para analizar los efectos en las especies marinas, los investigadores consideraron las diferentes sensibilidades al oxígeno y la temperatura de las especies marinas modernas de 61, incluidos los crustáceos, peces, mariscos, corales y tiburones, utilizando mediciones de laboratorio publicadas. Se espera que la tolerancia de los animales modernos a altas temperaturas y bajos niveles de oxígeno sea similar a los animales Pérmicos porque evolucionaron en condiciones ambientales similares. Luego, los investigadores combinaron los rasgos de las especies 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 perecer", dice el coautor Curtis Deutsch, profesor asociado de oceanografía.
El modelo muestra que los más afectados son 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 aquellas con altas demandas de oxígeno, fueron eliminadas casi por completo.
Doblemente mortal
Para probar esta predicción, los coautores Jonathan Payne y Erik Sperling de la Universidad de 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 se encontraban las especies antes de la extinción, y cuáles fueron eliminadas por completo o restringidas a una fracción de su hábitat anterior.
El registro fósil confirma que las especies lejos del ecuador sufrieron más durante el evento.
"La firma de ese mecanismo de muerte, el calentamiento climático y la pérdida de oxígeno, es este patrón geográfico que predice el modelo y luego se descubre en los fósiles", dice Penn. "El acuerdo entre los dos indica que este mecanismo de calentamiento del clima y pérdida de oxígeno fue la causa principal de la extinción".
El estudio se basa en trabajos anteriores que llevó a Deutsch y mostró que, a medida que los océanos se calientan, el metabolismo de los animales marinos se acelera, 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 condiciones bastante cálidas y con menos oxígeno, podrían alejarse de los trópicos y encontrar las mismas condiciones en otro lugar", dice Deutsch. "Pero si un organismo se adaptó a un ambiente frío y rico en oxígeno, 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 desempeñaron un papel más pequeño 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", dice Deutsch. “A menudo pensamos en la anoxia, la falta total de oxígeno, como la condición que necesita para obtener una deshabitabilidad generalizada. Pero cuando se 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 están cerca de ser anóxicos ".
Similar a hoy
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 los cambios en la productividad de los organismos fotosintéticos, probablemente actuaron como causas adicionales.
La situación a finales del Pérmico, el aumento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera que genera temperaturas más cálidas en la Tierra, es similar a la actual.
"En los escenarios de emisiones habituales, el calentamiento 2100 en el océano superior se habrá acercado al porcentaje de calentamiento 20 a finales del Permian, y para el año 2300 alcanzará el porcentaje 35 y 50", dice Penn.
"Este estudio destaca el potencial de una extinción masiva derivada de un mecanismo similar bajo el cambio climático antropogénico".
El estudio aparece en Ciencia:. La Fundación Gordon y Betty Moore y la Fundación Nacional de Ciencia financiaron el estudio.
Fuente: Universidad de Washington
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