252 miliony lat temu życie przeszło największą katastrofę w historii Ziemi. Pod koniec epoki permu wyginęło nawet do 95 procent gatunków żyjących w morzach, dwie trzecie płazów i gadów oraz jedna trzecia owadów. Wtedy wymarły też drzewiaste widłaki, skrzypy i paprocie. Wymieranie to było też bardzo gwałtowne. Szacuje się, że doszło do niego w ciągu 60 do 120 tysięcy lat, co w geologicznej skali czasu jest okamgnieniem.
Przyczyną wymierania permskiego były rozległe i długotrwałe erupcje wulkaniczne. Ich dobrze udokumentowanym śladem są tak zwane Trapy Syberyjskie – pokrywa lawy o grubości od 500 metrów do 3,6 km. Dziś pokrywają powierzchnię 2 mln kilometrów kwadratowych. To jednak tylko ich pozostałości – geolodzy szacują, że lawa mogła wtedy pokryć nawet 7 mln km kwadratowych, czyli tyle co powierzchnia Australii lub ponad dwóch trzecich Europy.
Tak wielkie erupcje uwolniły do atmosfery znaczne ilości dwutlenku węgla. Spowodowało to gwałtowne ocieplenie klimatu, do którego większość gatunków nie była przystosowana. Przetrwały tylko najbardziej odporne.
Dlaczego wymieranie permskie bardziej dotknęło życie w oceanach
Nowe badanie naukowców z University of Connecticut wskazuje, że była jeszcze jedna przyczyna tego wymierania. Tłumaczy też, dlaczego życie na lądach zostało dotknięte nim słabiej, niż w morzach i oceanach. Badacze sądzą, że do wymierań znacząco przyczyniają się toksyczne zakwity sinic.
Niektóre ślady mogą wskazywać na to, że sinice żyły już nawet 3,5 mld lat temu. Były pierwszymi organizmami zdolnymi do fotosyntezy. Powoli uwalniały do atmosfery tlen. Dopiero miliard lat temu pojawiły się bardziej złożone od nich glony. Jedne i drugie są dziś w wodach wszechobecne.
W zdrowych ekosystemach zarówno sinice, jak i jednokomórkowe glony zapewniają tlen. Ale jeśli zaczną się gwałtownie namnażać, ich gruba warstwa odcina dopływ światła. Ustaje wtedy fotosynteza i tlenu zaczyna brakować. A gdy zaczyna go brakować zwierzętom, które się sinicami i glonami żywią, dochodzi do ich jeszcze większego namnażania się.
Sinice dodatkowo wydzielają wiele szkodliwych dla organizmów wielokomórkowych toksyn. Woda zamienia się wtedy w „trującą zupę”.
„Trująca zupa” szkodziła organizmom żywym przez miliony lat
Jednym z najstarszych lądowych basenów słodkowodnych jest Zlewisko Sydney (nazwane tak nie od rzeki, lecz miasta) w Australii. Geolodzy postanowili zbadać, jak wpłynęły na życie w tym obszarze pierwsze erupcje syberyjskich wulkanów. Z badań wynika, że w wodzie przez miliony lat królowały sinice. Skutecznie hamował rozwój innych organizmów w jeziorach i rzekach.
Jak twierdzą badacze, wulkaniczne erupcje na Syberii wyrzuciły do atmosfery miliardy ton dwutlenku węgla. To spowodowało szybki wzrost temperatur. Nieprzystosowane do nich zwierzęta zaczęły wymierać, obumierały i częściej trawione przez pożary były też lasy skrzypów i paproci.
Zmniejszenie pokrywy roślinnej, zwłaszcza lasów, sprawiło, że gleba ulegała erozji. Była bogata w organiczne resztki butwiejących roślin i martwych zwierząt. Deszcze wypłukiwały z niej więcej niż zwykle składników odżywczych. Gdy te spłynęły do wód, były znakomitą pożywką dla sinic.
Gruba pokrywa sinic blokowała dostęp światła do głębi zbiorników wodnych. Ustała w nich fotosynteza. A gdy zabrakło pożywienia roślinnego, wymarli też wodni roślinożercy i drapieżniki. Taki stan utrzymywał się przez miliony lat.
Sytuacja dziś jest podobna do tej z poprzednich wymierań
Scenariusz ten powtarzał się w większości przypadków masowych wymierań – twierdzą badacze. Wyjątkiem jest wymieranie kredowe, które śladów zakwitów nie pozostawiło. Jednak ono zostało wywołane przez uderzenie asteroidy, które nie podniosło znacząco poziomu dwutlenku węgla w atmosferze.
– Jest wiele analogii do tego, co obserwujemy obecnie. W przeszłości to wulkany były źródłem dwutlenku węgla, ale tempo jego przyrostu w atmosferze było podobne do dzisiejszego, spowodowanego przez ludzkie emisje – mówi prof. Tracy Frank, dziekan wydziału nauk o ziemi Uniwersytetu Connecticut.
– Wymieranie permskie to jedno z najlepszych porównań do tego, co dzieje się obecnie – wtóruje jej prof. Frank Fielding, współautor badania. Dodaje, że koniec wymierania permskiego zbiegł się ze znacznym nasileniem pożarów lasów, które w ostatnich latach także przybrały na sile.
Przyczyniają się one do zniszczenia ekosystemów lądowych i pozostawiają resztki organiczne. Z pozbawionej drzew gleby szybciej trafiają do wód. – To skłania do zastanowienia, jakie będą długofalowe skutki takich pożarów, które są coraz częstsze – mówi prof. Fielding.
Po wymieraniu permskim życie potrzebowało czterech milionów lat na odrodzenie
Badacze dodają, że temperatury, w których najlepiej czują się sinice w wodach słodkich to pomiędzy 20 a 32 stopniami Celsjusza. Wskutek katastrofy klimatycznej takie temperatury wód będą normą w szerokościach umiarkowanych na koniec XXI wieku.
Zakwitom sinic sprzyja dziś także intensywne nawożenie pól oraz hodowla zwierząt, których odchody są bogate w substancje napędzające rozwój tych mikroorganizmów. Martwe, pozbawione tlenu strefy występują już w Bałtyku, Morzu Czarnym, Zatoce Meksykańskiej, amerykańskich Wielkich Jeziorach, a także u ujścia wielu rzek na świecie.
Naukowcy dodają, że w przeciwieństwie do gatunków, które wyginęły ćwierć miliona lat temu, mamy jeszcze możliwość działania. Możemy ograniczyć emisje dwutlenku węgla i dbać o to, by zakwity sinic się nie pojawiały.
– Przerażać powinno nas, że myślimy w skali lat, jeśli się wysilimy, może w skali dekad. Tymczasem po wymieraniu permskim życie potrzebowało czterech milionów lat, żeby się odrodzić. To powinno nas otrzeźwić – mówi prof. Fielding.
Źródła: University of Connecticut, Nature.