Уровень кислорода объясняет замедление древних вымираний

Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что рост уровня кислорода может объяснить, почему глобальные темпы вымирания замедлились на протяжении фанерозойского эона, начавшегося 541 миллион лет назад. Результаты, опубликованные 4 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences, указывают на порог в 40% от современного уровня атмосферного кислорода, за которым жизнеспособная среда обитания в океане расширяется, а глобальная скорость вымирания резко падает.

Ключевой порог

Учёные использовали компьютерные модели климата Земли, чтобы смоделировать температуру морской воды и количество растворённого в океане кислорода при колебаниях атмосферного CO₂ и O₂ на протяжении фанерозоя. Эти симуляции сочетались с математическими моделями взаимодействия физиологии животных и локальной среды. Это позволило оценить долю морских видов, которые вымирали при каждом потеплении океана на 5°C (ожидаемом при примерно четырёхкратном увеличении CO₂ в атмосфере).

Исследование показало, что даже такое потепление — экстремальное для современного климата, но обычное в глубоком прошлом Земли — было более чем достаточным для запуска массовых вымираний в раннем фанерозое. Причина в том, что в мире с низким содержанием кислорода морские животные уже находились на грани своих возможностей дышать и поддерживать температуру тела.

Двойная угроза

Результаты согласуются с тем, что серия крупных вымираний в первые 50–100 миллионов лет фанерозоя была прямым следствием низкого уровня кислорода и физиологических реакций на тепло. По мере потепления океанов содержание в них кислорода падает, а потребность животных в кислороде растёт. Это особенно важно для холоднокровных видов.

Исследователи обнаружили, что, хотя на долю вымерших видов влияли и другие факторы (конфигурация континентов, эффективность углеродного цикла, исходное состояние климата), «атмосферный кислород является доминирующим предиктором уязвимости к вымиранию».

Современные параллели

В районах современных океанов с низким содержанием кислорода (например, глубокие воды континентального шельфа у побережья Калифорнии) любое дальнейшее падение уровня O₂ или изменение температуры может стать катастрофическим для организмов, уже находящихся на пределе своих аэробных возможностей.

«Геологическая и палеонтологическая летопись снова и снова говорит нам, что именно сочетание изменений кислорода и температуры являются главными убийцами морских животных», — заключает старший автор исследования Эрик Сперлинг.