Najnowsze badanie paleoklimatyczne przyniosło nieoczekiwane i zaskakujące rezultaty. Do tak potężnego wielkiego wymierania w permie mogły przyczynić się nie tylko erupcje wulkaniczne z trap syberyjskich, ale też niebywale bardzo silne i długotrwałe super El Niño.
Fanerozoik jest to trwający od 542 milionów lat do dzisiejszego dnia eon. Największa jednostka czasu geologicznego, w którym po tak zwanej eksplozji kambryjskiej „rozkwitło” życie organizmów wielokomórkowych. Najpierw bezkręgowców, a potem kręgowców. Kambr to pierwsza epoka geologiczna w paleozoiku (erze paleozoicznej) i zarazem w eonie fanerozoiku.
W historii Ziemi było pięć masowych wymierań gatunków zwierząt i roślin:
– ordowicko-sylurskie 445-444 miliony lat temu
– późnodewońskie 372-359 milionów lat temu
– permsko-triasowe 252 miliony lat temu
– triasowo-jurajskie 201,3 miliony lat temu
– kredowo-paleogeńskie 66 milionów lat temu
Rys. Świat 252 miliony lat temu. Pangea. Źródło: Alex Farnsworth/CC BY 4.0
Największe masowe wymieranie gatunków w dziejach Ziemi było pod koniec paleozoiku
252 miliony lat temu miało miejsce najbardziej dotkliwe wymieranie gatunków w historii Ziemi. Do tej pory naukowcy byli zgodni z tym, że jednym z głównych czynników sprawczych był wulkanizm. A ściślej, masowe erupcje wulkaniczne na Syberii.
Podczas wielkiego wymierania permsko-triasowego w geologiczno-klimatycznym kataklizmie wyginęło na planecie ponad 90 procent gatunków roślin i zwierząt. Miało ono tak silne oddziaływanie, że zagrażało przetrwaniu obecnej biosfery.
– Większość życia nie przystosowała się do tych warunków, ale na szczęście przetrwało kilka kluczowych gatunków, bez których nie byłoby nas tu dzisiaj. To był prawie, ale nie do końca, koniec życia na Ziemi – wyjaśnił współautor główny, profesor Yadong Sun z China University of Geosciences w Wuhan.
Rys. Sekcja geologiczna ujawnia wysuszoną (ekstremalnie suchą) powierzchnię lądu, która była powszechna na całym świecie 252 miliony lat temu. Możliwe, że to jest znak naszej przyszłości. Źródło: Paul Wignall, University of Bristol i China University of Geosciences (Wuhan)/CC BY 4.0
Nowe badanie rzuca światło na jeszcze jeden czynnik sprawczy – El Niño
Dotychczas naukowcy skupili swoją uwagę na wulkanizmie w regionie tak zwanych trap syberyjskich. I raczej poszukiwali wielu bardziej szczegółowych dowodów, by dowiedzieć się dlaczego wpierw wielkie wymieranie permsko-triasowe dotknęło gatunki zwierząt i roślin na lądzie, a dopiero potem w oceanach. A więc, do tej pory było w nauce paleontologicznej wiele luk w dokładniejszym wyjaśnieniu mechanizmu rozwoju tego ekstremalnego wymierania w dziejach Ziemi.
Badacze z Leeds, Bristolu i Wuhanu w swojej najnowszej pracy naukowej zadali interesujące pytania. Skoro zaczęły nagrzewać się tropiki z powodu dostawania się do atmosfery ogromnych ilości dwutlenku węgla z dużej ilości wybuchających wulkanów na Syberii, to czemu wiele gatunków roślin i zwierząt nie migrowało na wyższe i chłodniejsze szerokości geograficzne tak jak jesteśmy świadkami tego we współczesnym wymieraniu? I jeśli ocieplenie planety było nagłe i szybkie, to co sprawiło, że wiele gatunków lądowych wymarło nawet dziesiątki tysięcy lat wcześniej niż oceaniczne?
I najważniejsze pytanie jakie zadali naukowcy. Skoro podczas innych wymierań (zwłaszcza z „wielkiej piątki” wielkich wymierań) zadziałał ten sam mechanizm wulkaniczny, to czemu nie były one o takiej samej skali jak permsko-triasowe?
Naukowcy znaleźli w końcu odpowiedź. Tym czynnikiem zabójczym okazało się w strefie okołorównikowej zabójcze super El Niño. Zjawisko fizyczne, działające w interakcji z atmosferą, rozwijające się 252 miliony lat temu na wszechoceanie Panthalassa. Zdaniem naukowców wywołało ono gwałtowny wzrost temperatur, rozlegle susze i wielkoskalowe globalne pożary na niskich i średnich szerokościach geograficznych superkontynentu Pangea. W skali czasu geologicznego trwało ono zaledwie 10 lat. A jednak dokonało totalnych spustoszeń w biosferze ziemskiej pod koniec ery paleozoicznej. Nieomal nie niszcząc całej fanerozoicznej biosfery.
Badacze stwierdzili, ze skala ocieplenia permsko-triasowego została zidentyfikowana na nowo na podstawie badań izotopów tlenu w skamieniałym materiale zębów maleńkich wymarłych organizmów pływających zwanych konodontami. Za pomocą tej metody badawczej dokonali zapisów temperatur na całym świecie. Przedstawili nagle załamanie się gradientów temperatury na niskich i średnich szerokościach geograficznych.
Ekstremalnie wysokie gromadzenie się energii cieplnej we wszechoceanie równie ekstremalnie spowodowało nagrzanie się atmosfery i spustoszenia biosfery na superkontynencie
Najnowszy program komputerowy symulujący klimat pod koniec permu ukazał, że nawet przed gwałtownym ociepleniem tamtejszy świat był narażony na występowanie coraz częstszych ekstremalnych wzorców temperatur oraz opadów deszczu.
Super El Niño podczas wymierania permsko-triasowego było dlatego tak gwałtowne, gdyż występowało na dużej przestrzeni w rozległej Panthalassie. Dzięki temu mogło gromadzić w niej więcej energii cieplnej. A superkontynent Pangea pod wpływem ekstremalnie wysokich temperatur w atmosferze mocniej nagrzewał się.
Starszy współpracownik naukowy na Uniwersytecie w Bristolu i główny autor tejże publikacji doktor Alexander Farnsworth wykorzystał w tym badaniu pionierskie modelowanie klimatu do oceny wyników. Na łamach uniwersyteckiego czasopisma w Leeds powiedział: – Zasadniczo wszędzie zrobiło się za gorąco. Zmiany odpowiedzialne za zidentyfikowane wzorce klimatyczne były głębokie, ponieważ wystąpiło znacznie więcej intensywnych i długotrwałych zjawisk El Niño niż zaobserwowano dzisiaj. Gatunki po prostu nie były przygotowane do adaptacji lub ewolucji wystarczająco szybko.
Super El Niño pod koniec permu nie dało szans przetrwania większości gatunków. Ale dało zielone światło do przyszłej ekspansji dinozaurów
Gwałtowne i długotrwałe wieloletnie susze i pożary spowodowały na całym superkontynencie obumieranie roślinności. Przyczyniało się to do jeszcze większego gromadzenia dwutlenku węgla w atmosferze. Praktycznie przez dziesiątki tysięcy lat ekstremalne temperatury „rozlały się” z tropików na średnie i wyższe szerokości. Wiele gatunków i zwierząt nie miało gdzie uciec. Temperatura planety z powodu erupcji wulkanów syberyjskich prawdopodobnie ogrzała o 4°C.
Gdy globalne ocieplenie totalnie spustoszyło biosferę lądową suprkontynentu Pangei, trafiło ostatecznie do wszechoceanu Panthalassa.
Naukowcy piszą, że w ostatecznym czasie tamtejszego wielkiego wymierania, gdy świat był ogrzewany przez gazy cieplarniane z wulkanów, El Niño mogło podnieść temperaturę na Ziemi o kolejne 4°C. Czyli ponad trzy razy więcej niż wynosi obecne globalne ocieplenie. W szczytowym momencie temperatury dzienne podczas El Niño mogły nawet wynosić 60°C lub więcej.
– Choć początkowo oceany były chronione przed wzrostem temperatury, potężne zjawisko El Niño spowodowało, że temperatury na lądzie przekroczyły tolerancję termiczną większości gatunków w tak szybkim tempie, że nie zdążyły się one przystosować. Przetrwać mogły tylko gatunki, które potrafiły szybko migrować, a nie było wielu gatunków roślin i zwierząt, które potrafiłyby to zrobić– wyjaśnia profesor Sun.
– Masowe wymieranie permsko-triasowe, chociaż było niszczycielskie, ostatecznie doprowadziło do pojawienia się dinozaurów, które stały się dominującym gatunkiem, podobnie jak masowe wymieranie kredowe doprowadziło do powstania ssaków i ludzi – podkreślił dr Farnsworth.
Rys. Temperatura powierzchni (40°C) najcieplejszego miesiąca w okresie szczytowego ciepła podczas masowego wymierania permsko-triasowego 252 mln lat temu. Źródło: University of Bristol i China University of Geosciences (Wuhan)/CC BY 4.0
Ostrzeżenie dla ludzkości
Obecne El Niños występują średnio od 2 do 7 lat. Choć ostatnio w coraz cieplejszym świecie coraz częściej mają miejsce.
Ostatnie wystąpiło doslownie niedawno. W latach 2023-2024. Jego oddziaływanie na klimat, biosferę i naszą cywilizację wywarło bardzo silny wpływ. Tak duży, że prawie został przekroczony próg 1,5°C powyżej okresu przedprzemysłowego, ustalony na Szczycie Klimatycznym w Paryżu w grudniu 2015 roku.
– Na szczęście takie wydarzenia jak dotąd trwały tylko rok lub dwa lata. Podczas kryzysu permsko-triasowego El Niño utrzymywało się znacznie dłużej, co spowodowało dekadę powszechnej suszy, po której nastąpiły lata powodzi. Zasadniczo klimat był wszędzie, co bardzo utrudniało adaptację jakimkolwiek gatunkom – powiedział profesor paleośrodowisk Paul Wignall ze School of Earth and Environment w Leeds.
Dr Farnsworth dodał: – Samo ocieplenie klimatu nie może spowodować tak niszczycielskich wymierań, ponieważ, jak widzimy dzisiaj, gdy tropiki stają się zbyt gorące, gatunki migrują do chłodniejszych, wyższych szerokości geograficznych. Nasze badania wykazały, że zwiększone stężenie gazów cieplarnianych nie tylko powoduje, że większość planety staje się cieplejsza, ale także zwiększa zmienność pogody i klimatu, czyniąc ją jeszcze bardziej „dziką” i trudną do przetrwania dla życia.
Obecna Ziemia ma inny układ płyt tektonicznych. Mamy aż siedem kontynentów, gdy tymczasem 252 miliony lat temu był tylko jeden kontynent. Mamy też dzisiaj pięć oceanów, a wówczas był tylko jeden. Dlatego też tak ekstremalne silnych zjawisk oceaniczno-atmosferycznych w obecnych czasach nie będzie, takie jakie miały miejsce pod koniec permu. Jednak należy liczyć się z tym, że ekstremalne El Niños mogą mieć miejsce także we współczesnej geologii, meteorologii, klimatologii i oceanologii.
Referencje:
Yadong Sun et al., 2024 ; Mega El Niño instigated the end-Permian mass extinction ; Science ; https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2030
Alex Farnsworth, David Bond, Paul Wignall, 2024 ; Earth’s greatest mass extinction 250 million years ago shows what happens when El Niño gets out of control – new study ; The Conversation ; https://theconversation.com/earths-greatest-mass-extinction-250-million-years-ago-shows-what-happens-when-el-nino-gets-out-of-control-new-study-238860
University of Leeds, 2024 ; El Niño caused greatest ever mass extinction new research reveals ; Priestley Center for Climate Futures ; https://climate.leeds.ac.uk/news/el-nino-caused-greatest-ever-mass-extinction-new-research-reveals/
Katie Hunt, 2024 ; The Great Dying once wiped out 90% of life on Earth. A new theory may explain why ; CNN Science ; https://edition.cnn.com/2024/09/12/science/mass-extinction-permian-el-nino
University of Bristol, 2024 ; When Mega El Niño Rewrote Earth’s Fate: The Untold Story of the Largest Mass Extinction ; SciTechDaily ; https://scitechdaily.com/when-mega-el-nino-rewrote-earths-fate-the-untold-story-of-the-largest-mass-extinction/
Michael Le Page, 2024 ; Mega El Niños may have played a part in the Permian mass extinction ; New Scientist ; https://www.newscientist.com/article/2447747-mega-el-ninos-may-have-played-a-part-in-the-permian-mass-extinction/