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全球变暖引起的大规模物种灭绝使海洋动物喘不过气来

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-02浏览次数:1600

地球历史上最大的灭绝标志着大约2.52亿年前二叠纪时期的结束。早在恐龙,植物和动物居住在我们的星球上,大部分植物和动物在西伯利亚发生一系列大规模火山爆发后被摧毁。

古代海底岩石中的化石显示出繁荣多样的海洋生态系统,其次是大量的尸体。在“大死亡”期间,大约96%的海洋物种被摧毁,并且数百万年来,生命必须再次繁殖和多样化。

迄今为止所讨论的是为什么海洋还活着 - 水中的酸度高,金属和硫化物中毒,完全缺氧,或者只是更高的温度。

华盛顿大学和斯坦福大学的新研究将海洋条件和动物代谢模型与公布的实验室数据和古海洋学记录相结合,表明海洋中的二叠纪大灭绝是由于全球变暖导致动物无法呼吸。随着气温上升和海洋动物的新陈代谢加速,温暖的海水无法维持足够的氧气来维持生存。

该研究发表在12月7日的“科学”杂志上。

“这是我们第一次机械地预测可能直接用化石记录测试灭绝的原因,这使我们能够预测未来灭绝的原因,”第一作者Justin Penn说。威斯康星大学海洋学博士。

研究人员在二叠纪期间运行了一个具有地球结构的气候模型,当时土地群被组合在Pangea超大陆。在西伯利亚正在进行的火山爆发创造了一个温室气体行星之前,今天海洋的温度和氧气水平相似。研究人员随后将模型中的温室气体增加到将表面热带海洋温度提高10摄氏度(20华氏度)所需的水平,与当时的条件相匹配。

该模型再现了海洋中发生的巨大变化。海洋失去了大约80%的氧气。大约一半的海底,大部分位于较深的海底,变得完全无氧。

为了分析对海洋物种的影响,研究人员使用公布的实验室测量来考虑61种现代海洋物种的不同氧气和温度敏感性,包括甲壳类动物,鱼类,贝类,珊瑚和鲨鱼。预计现代动物对类似于二叠纪动物的高温和缺氧具有抗性,因为它们在类似的环境条件下进化。然后研究人员将该物种的特征与古气候模拟相结合,以预测灭绝的地理位置。

“很少有海洋生物留在他们居住的同一个栖息地 - 它要么逃脱要么死亡,”第二作者海洋学副教授柯蒂斯多伊奇说。

该模型显示受影响最严重的是距离热带最远的最敏感的生物。生活在热带地区的许多物种在该模型中也已灭绝,但它预测高纬度物种,特别是那些需氧量高的物种,几乎完全被消灭。

为了测试这一预测,共同作者斯坦福大学的Jonathan Payne和Eric Perrin分析了古代海洋数据库中晚二叠世化石的分布情况,该数据库是已发表的化石收藏品的虚拟档案。化石记录显示灭绝前物种的位置,这些物种被完全消除或仅限于原始栖息地的一小部分。

化石记录证实远离赤道的物种对事件的影响最大。

“这种杀灭机制的特征,气候变暖和氧气损失,是这种类型的地理,由模型预测,然后在化石中发现,”佩恩说。 “两者之间的协议表明,这种气候变暖和氧气损失的机制是灭绝的主要原因。”

这项研究建立在以前由Deutsch领导的工作的基础上,表明随着海洋的变暖,海洋动物的新陈代谢加速,这意味着他们需要更多的氧气和更少的温水。早期的研究表明,温暖的海洋如何驱使动物远离热带地区。

这项新研究将不断变化的海洋环境与各种动物在不同温度下的代谢需求相结合。结果表明,缺氧最严重的影响是生活在极地附近的物种。

“由于热带生物的新陈代谢适应了相当温暖,缺氧的环境,它们可以远离热带地区并在其他地方找到相同的条件,”Deutsch说。 “但如果一个生物适应寒冷,富氧环境,那么这些条件就不再存在于浅海中。”

完全没有氧气的所谓“死区”大多低于物种存活的深度,在生存中起着次要的作用。 “在一天结束时,事实证明死区的大小似乎并不是灭绝的关键,”德国说。 “我们经常考虑缺氧和完全缺氧,这是一个通常不适合的条件。但是当你看到低氧耐受性时,大多数生物都可以被排除在海外的氧气水平之外。“

由于氧气不足,变暖引起的海洋多样性损失不到一半。作者说,其他变化,如酸化或光合生物生产力的变化,可能是其他原因。

晚二叠世 - 大气中温室气体的增加导致地球温度上升 - 与今天类似。

“在相同的旧排放情景下,到2100年,上层海洋变暖将接近晚期二叠纪变暖的20%,到2300年将达到35%至50%之间,”佩恩说。 “这项研究强调了在人为气候变化下由类似机制引起的大规模灭绝的可能性。”