Влияние глобального потепления на мелководную морскую жизнь примерно 56 миллионов лет назад стало предметом важной новой статьи исследователей Сиракузского университета.
Линда Ивани, профессор наук о Земле Колледжа искусств и наук (A&S), является ведущим автором статьи в журнале Science Advances (Американская ассоциация содействия развитию науки, 2018 г.). Исследование ее команды является первым, в котором рассматривается влияние палеоцен-эоценового теплового максимума (PETM) - относительно короткого периода глобального изменения климата, охватывающего 200 000 лет - на морских беспозвоночных, включая улиток, моллюсков и других моллюсков.
Морские беспозвоночные - животные без позвоночника и внутреннего скелета, населяющие мелководье морей и рифы. Беспозвоночные в настоящее время составляют более 98 процентов всей жизни животных.
«Реакция экосистем [на PETM] была хорошо задокументирована для морского планктона, наземных растений и наземных позвоночных, но до сих пор почти ничего не было опубликовано о морских шельфовых фаунах», - говорит Ивани. «Это связано с тем, что в стратиграфических данных, показывающих, где сохранились морские беспозвоночные на окраинах континентов, полно пробелов из-за эрозии. Шансы на сохранение кратковременного события, такого как PETM, невелики.
Ивани полагала, что если ее команда не может «увидеть» последствия изменения климата в геологических записях, они могут сделать следующий лучший шаг - поискать их в отложениях, расположенных по обе стороны от PETM. Обратив свое внимание на богатые, хорошо сохранившиеся слои раковин прибрежной равнины Мексиканского залива в США, команда искала свидетельства существования древних двустворчатых моллюсков, брюхоногих моллюсков и скафопод.
То, что они обнаружили, было удивительным. «Долгосрочное воздействие PETM на эти мелководные сообщества на самом деле было ничем не примечательным», - говорит Ивани, принимая во внимание потерю биоразнообразия, таксономическую смену и экологическую реструктуризацию. «Любое потенциальное давление отбора, вызванное глобальным потеплением, должно быть слабым, специфичным для таксона, недолговечным и, в конечном счете, несущественным для общей истории эволюции моллюсков».
Соавтор Уоррен Оллмон говорит, что ученые давно предполагали, что PETM на Прибрежной равнине является фолиантом крупных биологических изменений. «Наше исследование показывает важность проверки идей, в которых, как мы думаем, мы уверены. Некоторые организмы сильно изменились на границе палеоцена и эоцена, но большинство не изменились», - объясняет Аллмон, который по совместительству является директором Института палеонтологических исследований в Итаке., Нью-Йорк, и профессор палеонтологии Хантера Р. Роулингса III в Корнельском университете.
Были, конечно, и исключения. Станьте свидетелем изобилия морской жизни под поверхностью отложений, а не на ней. Большое количество беспозвоночных также участвует в микробном симбиозе - взаимодействиях, позволяющих им извлекать выгоду из химических веществ в отложениях, высвобождаемых при разложении органического вещества. «Эти характеристики можно ожидать от условий с низким содержанием кислорода, типичных для сверхтепличного мира», - добавляет Ивани.
Потенциально хорошие новости с точки зрения эволюции и экологии, поскольку эти моллюски, должно быть, поняли, как держаться подальше от горячей воды. Ивани считает, что им «повезло». По правде говоря, их адаптация к преобладавшим в то время теплым условиям в сочетании с медленным выделением углекислого газа по сравнению со шкалой времени смешивания океана (т. е. распределения тепла, соли и химических веществ), вероятно, смягчила воздействие глобального потепления.
"Когда пыль осела и климат снова похолодал, наша фауна не сильно изменилась", - говорит она.
Тем не менее, ПЭТМ является одним из лучших древних аналогов современного изменения климата. Геологические данные показывают, что в течение примерно 5000 лет какой-то земной источник - осадочный, вулканический или и тот, и другой - выбрасывал в атмосферу тысячи миллиардов тонн углерода. Это повысило глобальную морскую температуру на целых 15 градусов по Фаренгейту, вызвав серьезное вымирание в глубоком море, а также массовую экологическую реорганизацию на суше.
PETM, вероятно, был идеальным штормом глобального потепления, закисления и кислородного стресса. «Когда вы помещаете большое количество углерода в атмосферу, происходит несколько вещей: Земля становится теплее, и часть углекислого газа растворяется в океане, повышая уровень кислотности у поверхности», - продолжает Ивани. «Чем теплее вода, тем меньше кислорода она содержит. Все эти изменения имеют последствия для морской жизни. Сегодня мы наблюдаем то же самое, наряду с их растущим воздействием на экосистемы.
Напрашивается вопрос: какое значение имеют эти результаты для настоящей и будущей реакции мелководной морской биоты на происходящие глобальные изменения? Ивани тщательно подбирает слова, объясняя, что выброс углекислого газа во время ПЭТМ происходил на протяжении тысяч лет. Сравните это с выбросом такого же количества углекислого газа в атмосферу всего за несколько сотен лет человеческой деятельности».
Что бы ни случилось во время PETM, это был «наилучший сценарий» для морских беспозвоночных, объясняет Ивани. «Поскольку сейчас все происходит намного быстрее, более вероятно, что организмы вымрут», - добавляет она. «Когда окружающая среда меняется, вы должны двигаться, развиваться или умирать. Если она меняется быстрее, чем вы можете двигаться или развиваться, вам конец».
Среди соавторов статьи Джоселин Сесса, бывший научный сотрудник с докторской степенью в Сиракузах, доцент кафедры биоразнообразия, наук о Земле и окружающей среде в Университете Дрекселя, где она также является помощником куратора в Академии естественных наук. Другими соавторами являются преподаватели Университета Рочестера, Колледжа Уильяма и Мэри и Государственного университета Сан-Хосе.