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, nuestro planeta estaba poblado de plantas y animales que en su mayoría fueron destruidos después de una serie de erupciones volcánicas masivas en Siberia.
Los fósiles en las antiguas rocas del fondo marino muestran un ecosistema marino próspero y diverso, y luego una franja de cadáveres. Alrededor del 96% de las especies marinas fueron eliminadas durante la "Gran Muerte", seguida por millones de años en que la vida tuvo que multiplicarse y diversificarse una vez más.
Hasta ahora, se ha debatido sobre qué hizo exactamente 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.
Una nueva investigación de la Universidad de Washington y la Universidad de Stanford, ambas en Estados Unidos, combina modelos de las condiciones oceánicas y el metabolismo animal con datos de laboratorio publicados y registros paleoceanográficos para mostrar que la extinción masiva de los Pérmicos en los océanos fue causada por el calentamiento global que dejó a los animales incapaces de respirar.
A medida que aumentaban las temperaturas y se aceleraba el metabolismo de los animales marinos, las aguas más cálidas no podían contener suficiente oxígeno para que pudieran sobrevivir. "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", afirma el estudiante de doctorado en Oceanografía de la UW Justin Penn, autor de este trabajo, que se detalla en un artículo publicado este viernes en Science.
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 Pangea. Antes de que las erupciones volcánicas en curso en Siberia crearon un planeta con 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 hacer que las temperaturas de los océanos tropicales en la superficie se eleven unos 10 grados centígrados (20 grados Fahrenheit), combinando las condiciones en ese momento.
La mitad del fondo marino se quedó sin oxígeno
El modelo reproduce los cambios dramáticos resultantes en los océanos. Los océanos perdieron alrededor del 80 por ciento de su oxígeno. Aproximadamente la mitad del fondo marino de los océanos, en su mayoría a profundidades más profundas, quedó completamente libre de oxígeno.
Para analizar los efectos sobre las especies marinas, los investigadores consideraron las diferentes sensibilidades al oxígeno y la temperatura de 61 especies marinas modernas, incluidos 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 han evolucionado en condiciones ambientales similares.
Después, los investigadores combinaron los rasgos de las especies con las simulaciones del paleoclima para predecir la geografía de la extinción. "Muy pocos organismos marinos permanecían en los mismos hábitats en los que vivían, era huir o perecer", describe el segundo autor Curtis Deutsch, profesor asociado de Oceanografía de la UW.
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 el estudio predice que las especies de latitudes altas, especialmente aquellas con altas demandas de oxígeno, fueron eliminadas casi por completo.
Para probar esta predicción, los coautores Jonathan Payne y Erik Sperling en 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 parte 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 el patrón geográfico que predice el modelo y que 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 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 crean temperaturas más cálidas en la Tierra, es similar a la actual. "En los escenarios de emisiones habituales, para el año 2100 el calentamiento en el océano superior se habrá acercado al 20 por ciento del calentamiento a finales del Pérmico, y para el año 2300 alcanzará entre el 35 y el 50 por ciento -dice Penn-. Este estudio destaca el potencial de una extinción masiva derivada de un mecanismo similar bajo el cambio climático antropogénico".