Pemanasan global yang membuat hewan tidak dapat bernapas menyebabkan kepunahan massal Permia di lautan, menurut sebuah studi baru.

Ketika suhu naik dan metabolisme hewan laut melambat, air hangat tidak bisa menahan oksigen yang cukup bagi mereka untuk bertahan hidup, para peneliti melaporkan.

Kepunahan terbesar dalam sejarah Bumi menandai berakhirnya periode Permian, beberapa 252 juta tahun yang lalu. Jauh sebelum dinosaurus, serangkaian letusan gunung berapi besar di Siberia kebanyakan menghancurkan tumbuhan dan hewan yang menghuni planet kita.

Ilustrasi elow menunjukkan persentase hewan laut yang punah di akhir era Permian secara garis lintang, dari model (garis hitam) dan dari catatan fosil (titik biru). Persentase yang lebih besar dari hewan laut bertahan di daerah tropis daripada di kutub. Warna air menunjukkan perubahan suhu, dengan merah menjadi pemanasan paling parah dan kuning kurang hangat.

Di bagian atas adalah Pangea superkontinen, dengan letusan gunung berapi besar yang memancarkan karbon dioksida. Gambar di bawah garis mewakili beberapa 96 persen spesies laut yang mati selama acara tersebut. [Termasuk gambar-gambar fosil oleh Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto kepiting biru oleh Wendy Kaveney / Flickr; Foto cod Atlantik oleh Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto Chambered nautilus oleh John White / CalPhotos.] (Kredit: Justin Penn dan Curtis Deutsch / U. Washington) Fosil di bebatuan dasar laut menampilkan ekosistem laut yang berkembang dan beragam, kemudian petak mayat. Beberapa 96 persen spesies laut terhapus selama "Dying Besar," diikuti oleh jutaan tahun ketika hidup harus berkembang biak dan diversifikasi sekali lagi.

Apa yang diperdebatkan sampai saat ini adalah apa yang membuat lautan tidak ramah terhadap kehidupan — keasaman tinggi dari keracunan air, logam dan sulfida, kekurangan oksigen, atau hanya suhu yang lebih tinggi.

'Larilah atau lenyap'

"Ini adalah pertama kalinya kami membuat prediksi mekanistik tentang apa yang menyebabkan kepunahan yang dapat langsung diuji dengan catatan fosil, yang kemudian memungkinkan kami untuk membuat prediksi tentang penyebab kepunahan di masa depan," kata rekan penulis Justin Penn, seorang mahasiswa doktoral dalam oseanografi di Universitas Washington.

Para peneliti menjalankan model iklim dengan konfigurasi Bumi selama Permian, ketika massa tanah digabungkan di superkontinen Pangaea. Sebelum letusan gunung berapi yang sedang berlangsung di Siberia menciptakan planet gas rumah kaca, lautan memiliki suhu dan tingkat oksigen yang sama dengan saat ini. Para peneliti kemudian mengangkat gas rumah kaca dalam model ke tingkat yang diperlukan untuk membuat suhu lautan tropis di permukaan beberapa 10 derajat Celcius (20 derajat Fahrenheit) lebih tinggi, sesuai dengan kondisi pada waktu itu.

Model mereproduksi perubahan dramatis yang dihasilkan di lautan. Lautan kehilangan sekitar 80 persen dari oksigen mereka. Sekitar setengah dasar samudra, sebagian besar pada kedalaman yang lebih dalam, menjadi bebas oksigen sepenuhnya.

Untuk menganalisis efek pada spesies laut, para peneliti mempertimbangkan berbagai jenis oksigen dan sensitivitas suhu spesies laut modern 61 - termasuk krustasea, ikan, kerang, karang dan hiu - menggunakan pengukuran laboratorium yang dipublikasikan. Toleransi hewan modern terhadap suhu tinggi dan oksigen rendah diharapkan mirip dengan hewan Permia karena mereka berevolusi di bawah kondisi lingkungan yang sama. Para peneliti kemudian menggabungkan ciri-ciri spesies dengan simulasi paleoclimate untuk memprediksi geografi kepunahan.

“Sangat sedikit organisme laut yang tinggal di habitat yang sama yang mereka tinggali — baik itu melarikan diri atau musnah,” kata rekan penulis Curtis Deutsch, seorang profesor ilmu kelautan.

Model ini menunjukkan yang paling terpukul adalah organisme yang paling sensitif terhadap oksigen yang ditemukan jauh dari daerah tropis. Banyak spesies yang hidup di daerah tropis juga punah dalam model tersebut, tetapi memprediksi bahwa spesies lintang tinggi, terutama mereka yang memiliki kebutuhan oksigen tinggi, hampir sepenuhnya musnah.

Sangat mematikan

Untuk menguji prediksi ini, rekan penulis Jonathan Payne dan Erik Sperling di Stanford University menganalisis distribusi fosil akhir Permian dari Paleoceanography Database, arsip virtual koleksi fosil yang dipublikasikan. Rekaman fosil menunjukkan di mana spesies sebelum kepunahan, dan yang dihapus sepenuhnya atau terbatas pada sebagian kecil dari habitat mereka sebelumnya.

Rekaman fosil menegaskan bahwa spesies yang jauh dari khatulistiwa paling menderita selama peristiwa tersebut.

"Tanda tangan mekanisme pembunuhan, pemanasan iklim dan kehilangan oksigen, adalah pola geografis yang diprediksi oleh model dan kemudian ditemukan dalam fosil," kata Penn. "Kesepakatan antara keduanya menunjukkan mekanisme pemanasan iklim dan kehilangan oksigen adalah penyebab utama dari kepunahan."

Studi ini didasarkan pada karya sebelumnya yang dipimpin Deutsch menunjukkan bahwa, ketika lautan hangat, metabolisme hewan laut 'mempercepat, yang berarti mereka membutuhkan lebih banyak oksigen, sementara air hangat memegang kurang. Penelitian sebelumnya menunjukkan bagaimana lautan yang lebih hangat mendorong hewan menjauh dari daerah tropis.

Studi baru ini menggabungkan perubahan kondisi laut dengan berbagai kebutuhan metabolik hewan pada temperatur yang berbeda. Hasilnya menunjukkan bahwa efek yang paling parah dari kekurangan oksigen adalah untuk spesies yang hidup di dekat kutub.

“Karena metabolisme organisme tropis telah beradaptasi dengan kondisi yang hangat dan rendah oksigen, mereka dapat berpindah dari daerah tropis dan menemukan kondisi yang sama di tempat lain,” kata Deutsch. "Tetapi jika suatu organisme diadaptasi untuk lingkungan yang dingin, kaya oksigen, maka kondisi tersebut tidak ada lagi di lautan dangkal."

Yang disebut "zona mati" yang benar-benar tanpa oksigen sebagian besar di bawah kedalaman di mana spesies hidup, dan memainkan peran yang lebih kecil dalam tingkat kelangsungan hidup.

"Pada akhirnya, ternyata ukuran zona mati benar-benar tidak menjadi hal utama untuk kepunahan," kata Deutsch. “Kami sering berpikir tentang anoxia, kekurangan oksigen, karena kondisi yang Anda butuhkan untuk mendapatkan ketidakhadiran yang tersebar luas. Tetapi ketika Anda melihat toleransi untuk oksigen rendah, kebanyakan organisme dapat dikecualikan dari air laut pada tingkat oksigen yang tidak berada di dekat anoxic. ”

Mirip dengan hari ini

Pemanasan yang menyebabkan oksigen tidak cukup menjelaskan lebih dari separuh kerugian keragaman laut. Para penulis mengatakan bahwa perubahan lain, seperti pengasaman atau pergeseran dalam produktivitas organisme fotosintetik, kemungkinan bertindak sebagai penyebab tambahan.

Situasi di Permian akhir - meningkatkan gas rumah kaca di atmosfer yang menciptakan suhu lebih hangat di Bumi - mirip dengan saat ini.

"Di bawah skenario emisi bisnis-seperti-biasa, dengan pemanasan 2100 di laut atas akan mendekati 20 persen pemanasan di Permian akhir, dan pada tahun 2300 akan mencapai antara 35 dan 50 persen," kata Penn.

"Studi ini menyoroti potensi kepunahan massal yang timbul dari mekanisme serupa di bawah perubahan iklim antropogenik."

Studi ini muncul di Ilmu. Gordon dan Betty Moore Foundation dan National Science Foundation mendanai penelitian ini.

Sumber: Universitas Washington

{youtube}y6ig6zKiNTc{/youtube}

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon