O aquecimento global que deixou os animais incapazes de respirar causou a extinção em massa do Permiano nos oceanos, de acordo com um novo estudo.

À medida que as temperaturas subiam e o metabolismo dos animais marinhos acelerava, as águas mais quentes não podiam conter oxigênio suficiente para sobreviverem, relatam os pesquisadores.

A maior extinção na história da Terra marcou o fim do período Permiano, alguns 252 milhões de anos atrás. Muito antes dos dinossauros, uma série de erupções vulcânicas maciças na Sibéria na maior parte obliterou as plantas e animais que povoaram nosso planeta.

A ilustração mostra a porcentagem de animais marinhos que foram extintos no final da era Permiana por latitude, a partir do modelo (linha preta) e do registro fóssil (pontos azuis). Uma porcentagem maior de animais marinhos sobreviveu nos trópicos do que nos polos. A cor da água mostra a mudança de temperatura, com o vermelho sendo o aquecimento mais severo e o amarelo menos aquecido.

No topo está o supercontinente Pangea, com grandes erupções vulcânicas emitindo dióxido de carbono. As imagens abaixo da linha representam alguns dos 96 por cento de espécies marinhas que morreram durante o evento. [Inclui desenhos fósseis de Ernst Haeckel / Wikimedia; Foto de caranguejo azul por Wendy Kaveney / Flickr; Foto de bacalhau do Atlântico por Hans-Petter Fjeld / Wikimedia; Foto de nautilus em câmara por John White / CalPhotos.] (Crédito: Justin Penn e Curtis Deutsch / U. Washington) Fósseis em antigas rochas oceânicas exibem um ecossistema marinho diversificado e próspero, depois uma faixa de cadáveres. Alguns por cento 96 de espécies marinhas foram eliminados durante a "Grande Morte", seguido por milhões de anos, quando a vida teve que se multiplicar e diversificar mais uma vez.

O que tem sido debatido até agora é exatamente o que tornou os oceanos inóspitos à vida - a alta acidez do envenenamento por água, metal e sulfeto, uma completa falta de oxigênio ou simplesmente temperaturas mais altas.

'Fugir ou perecer'

"Esta é a primeira vez que fizemos uma previsão mecanicista sobre o que causou a extinção que pode ser diretamente testada com o registro fóssil, o que nos permite fazer previsões sobre as causas da extinção no futuro", diz o co-autor Justin Penn, um estudante de doutorado em oceanografia na Universidade de Washington.

Os pesquisadores conduziram um modelo climático com a configuração da Terra durante o Permiano, quando as massas de terra foram combinadas no supercontinente de Pangea. Antes que as erupções vulcânicas em andamento na Sibéria criassem um planeta de gases de efeito estufa, os oceanos tinham temperaturas e níveis de oxigênio semelhantes aos de hoje. Os pesquisadores então elevaram os gases de efeito estufa no modelo para o nível necessário para elevar as temperaturas dos oceanos tropicais na superfície em alguns 10 graus Celsius (20 graus Fahrenheit) mais elevados, correspondendo às condições da época.

O modelo reproduz as mudanças dramáticas resultantes nos oceanos. Os oceanos perderam cerca de 80 por cento de seu oxigênio. Cerca de metade do fundo oceânico dos oceanos, principalmente em profundidades mais profundas, tornou-se completamente livre de oxigênio.

Para analisar os efeitos sobre as espécies marinhas, os pesquisadores consideraram as diferentes sensibilidades de oxigênio e temperatura das espécies marinhas modernas da 61 - incluindo crustáceos, peixes, moluscos, corais e tubarões - usando medições de laboratório publicadas. Espera-se que a tolerância dos animais modernos à alta temperatura e ao baixo oxigênio seja semelhante aos animais Permianos, pois eles evoluíram sob condições ambientais similares. Os pesquisadores então combinaram os traços das espécies com as simulações paleoclimáticas para prever a geografia da extinção.

“Muito poucos organismos marinhos permaneceram nos mesmos habitats em que viviam - ou fugiram ou morreram”, diz o co-autor Curtis Deutsch, professor associado de oceanografia.

O modelo mostra que os mais atingidos foram os organismos mais sensíveis ao oxigênio encontrados longe dos trópicos. Muitas espécies que viviam nos trópicos também foram extintas no modelo, mas prevê que as espécies de alta latitude, especialmente aquelas com alta demanda de oxigênio, foram quase completamente eliminadas.

Duplamente mortal

Para testar essa previsão, os coautores Jonathan Payne e Erik Sperling, da Universidade de Stanford, analisaram as distribuições de fósseis no final do período Permiano no Paleoceanography Database, um arquivo virtual de coleções de fósseis publicadas. O registro fóssil mostra onde as espécies estavam antes da extinção e que foram eliminadas completamente ou restritas a uma fração do seu habitat anterior.

O registro fóssil confirma que as espécies distantes do equador sofreram mais durante o evento.

"A assinatura desse mecanismo de morte, aquecimento do clima e perda de oxigênio, é esse padrão geográfico que é previsto pelo modelo e depois descoberto nos fósseis", diz Penn. “O acordo entre os dois indica esse mecanismo de aquecimento do clima e a perda de oxigênio foi a principal causa da extinção.”

O estudo baseia-se em trabalhos anteriores, mostrando que, à medida que os oceanos se aquecem, o metabolismo dos animais marinhos acelera, o que significa que eles exigem mais oxigênio, enquanto a água mais quente tem menos. Esse estudo anterior mostra como oceanos mais quentes afastam os animais dos trópicos.

O novo estudo combina as condições do oceano em mudança com as necessidades metabólicas de vários animais em diferentes temperaturas. Os resultados mostram que os efeitos mais severos da privação de oxigênio são para espécies que vivem perto dos pólos.

“Como os metabolismos dos organismos tropicais já estavam adaptados a condições razoavelmente quentes e com baixo teor de oxigênio, eles poderiam se afastar dos trópicos e encontrar as mesmas condições em outro lugar”, diz Deutsch. “Mas se um organismo foi adaptado para um ambiente frio e rico em oxigênio, então essas condições deixaram de existir nos oceanos rasos”.

As chamadas “zonas mortas” que são completamente desprovidas de oxigênio estavam abaixo das profundidades onde as espécies viviam e tiveram um papel menor nas taxas de sobrevivência.

"No final do dia, descobriu-se que o tamanho das zonas mortas realmente não parece ser a chave para a extinção", diz Deutsch. “Muitas vezes pensamos em anoxia, a completa falta de oxigênio, como a condição que você precisa para obter uma inabitável generalização. Mas quando você olha para a tolerância ao baixo oxigênio, a maioria dos organismos pode ser excluída da água do mar em níveis de oxigênio que não estão nem perto de anóxicos ”.

Semelhante a hoje

O aquecimento que leva à insuficiência de oxigênio explica mais da metade das perdas na diversidade marinha. Os autores dizem que outras mudanças, como a acidificação ou mudanças na produtividade de organismos fotossintéticos, provavelmente agiram como causas adicionais.

A situação no final do Permiano - aumentando os gases do efeito estufa na atmosfera que criam temperaturas mais quentes na Terra - é semelhante à atual.

"Sob um cenário de emissões como o usual, o aquecimento da 2100 no oceano superior terá atingido 20 por cento de aquecimento no final do Permiano, e no ano 2300 atingirá entre 35 e 50 por cento", diz Penn.

"Este estudo destaca o potencial para uma extinção em massa decorrente de um mecanismo similar sob mudanças climáticas antropogênicas."

O estudo aparece em Ciência. A Fundação Gordon e Betty Moore e a National Science Foundation financiaram o estudo.

Fonte: Universidade de Washington

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