Na naszych plażach królują małże (małże). Kopie się je, gotuje na parze i zjada się wiadrami. A co z ramienionogami? Znacznie rzadziej. Rzadko je widujesz, a jeśli nagle zobaczysz muszlę, najprawdopodobniej w pierwszej chwili nie rozpoznasz w niej mięczaka, chociaż ewolucyjnie są to zupełnie inne stworzenia. Ramiononogi ledwo przeżyły Wielkie Wymieranie. Ich niemal całkowite wymazanie z historii to historia słabości metabolicznej w obliczu wrogiego świata.
Nowe badania przeprowadzone na Uniwersytecie Stanforda rzucają światło na tę starożytną tragedię. Nie chodzi tylko o to, jakie zwierzęta gdzie żyły. Chodzi o to, co ich ciała są w stanie fizycznie wytrzymać.
Przewaga fizjologiczna w erze wymierania
Wiemy, co zniszczyło 96% życia morskiego 252 miliony lat temu. Erupcje pułapek syberyjskich uwolniły ciepło, dwutlenek węgla i pozbawiły oceany tlenu. Ale dlaczego niektóre grupy zniknęły, a inne rozkwitły? Dlaczego wolnodenne filtratory zostały zmiażdżone, podczas gdy zwinni pływacy i kopacze byli w stanie się przystosować?
Odpowiedź leży w w jaki sposób organizmy wchłaniały tlen, gdy ich świat stanął w płomieniach.
Naukowcy pod kierownictwem José Andrésa Márqueza i Erika Andersa Sperlinga spojrzeli poza zapis kopalny. Skamieniałości pokazują, kto przeżył, ale nie zawsze wyjaśniają, dlaczego pewne rodzaje metabolizmu zawodzą, gdy temperatura wzrasta. Zespół zbadał żyjących potomków zarówno paleozoicznych gigantów (przegranych), jak i współczesnych ocalałych.
Metabolizm a temperatura
Ramiononogi są wydajne. W zimnej, stabilnej wodzie ich niskoenergetyczny tryb życia sprawdza się bez zarzutu. Filtrują cząsteczki, siedzą spokojnie i oszczędzają kalorie.
Jednak wydajność staje się pułapką, gdy temperatura gwałtownie rośnie.
„Ramionogi i inne organizmy o niskim metabolizmie miały bardzo wąskie zakresy tolerancji na wysokie temperatury”.
Kiedy woda się nagrzewa, reakcje chemiczne w organizmie przyspieszają. Zapotrzebowanie na tlen gwałtownie wzrasta. Jednocześnie ciepła woda zatrzymuje mniej tlenu niż zimna woda. Tworzy to okrutny paradoks: zwierzęta potrzebujące więcej gazu mają go mniej.
Powolny metabolizm ramienionogów nie pozwalał im szybko zwiększyć zużycia tlenu. Dusili się nie tylko z powodu braku tlenu w wodzie, ale także z powodu wewnętrznej niemożności przetworzenia tej niewielkiej ilości, która pozostała.
Jak aktywni ocaleni radzili sobie z upałem
Współczesne ocalałe, takie jak małże, ślimaki i rozgwiazdy, są zbudowane inaczej. Są „marnotrawstwem”. Marnują dużo energii. Poruszają się.
Ale ten wysokoenergetyczny silnik zapewnia im supermoc: plastyczność. Kiedy temperatura wzrosła podczas masowego wymierania, zwierzęta te były w stanie zwiększyć tempo oddychania. Mieli układ mięśniowy i oddechowy, który pozwalał im wchłaniać więcej tlenu i go wykorzystywać. Byli „wyposażeni”, jak to ujął Sperling, do radzenia sobie ze stresem.
Dokładnie w ten sposób różne tolerancje fizjologiczne determinowały poziom wymierania.
Naukowcy umieścili zwierzęta z obu grup w kontrolowanych komorach i monitorowali ich zużycie tlenu, symulując podgrzewanie wody.
- Brachiopody przeżywały lepiej w warunkach niskiej zawartości tlenu i chłodnej wody.
- Umarły pierwsze, gdy tylko dodano ciepła.
- Aktywne małże i mięczaki znacznie lepiej tolerowały ciepło, ponieważ ich organizmy mogły zwiększać zużycie tlenu.
Rozwój skorupiaków i współczesnych oceanów
Ten filtr biologiczny na zawsze zmienił ocean.
Jeszcze 252 miliony lat temu dominującą grupą były ramienionogi. Przykryli dno morskie dywanem. Teraz? Przeżyje mniej niż 400 gatunków. Natomiast małże (małże, ostrygi, małże) i ślimaki (ślimaki) doświadczyły gwałtownego wzrostu. Obecnie istnieje od 10 000 do 15 000 gatunków małży.
Dlaczego małże dominowały w oceanach po wyginięciu?
Ponieważ mogli oddychać w cieplejszej wodzie. Ponieważ ich mięśnie pozwoliły im przestawić się na kopanie, pełzanie i schronienie przed zmieniającym się składem chemicznym wody. Oceany, w których dziś pływamy, zamieszkują najtrwalsze, szybkie i żarłoczne stworzenia. Bezruch ramienionogów nie przetrwał próby chaotycznego nowego świata.
Ostrzeżenie w starożytnych muszlach
Zakwaszenie oceanów prawdopodobnie pogorszyło sytuację wytwórców muszli. Ale głównym mechanizmem śmierci było niedotlenienie spowodowane ogrzewaniem. Ocean nie był w stanie utrzymać tlenu, jednocześnie żądając go coraz więcej.
Porównanie ze współczesnością jest przerażające.
Podczas Wielkiego Wymierania temperatura na świecie wzrosła o 8–12°C w ciągu kilku tysięcy lat. Dziś przewidujemy wzrost temperatury o 1,5–4°C do 2100 r. To szybciej. Jest skompresowany w czasie.
„Zła wiadomość jest taka, że zmierzamy w stronę poziomu ocieplenia odpowiadającego najgorszemu scenariuszowi permu” – ostrzega Sperling.
Nadal mamy zwierzęta o mocnym, powolnym metabolizmie. Pomyśl o rafach koralowych. Odbarwiają się, gdy woda jest tylko lekko podgrzana. Stracili ochronę buforową. Jesteśmy świadkami powrotu fizjologicznej kruchości starożytnych ocalałych.
Czy można to naprawić? Z badania wynika, że tak. Możemy zmienić trajektorię. Ale praw chemii nie możemy zmienić. Ciepła woda zawiera mniej tlenu. Biologia wciąż tego wymaga. Istoty, które odniosą sukces, to te, które mogą zrekompensować tę lukę. Mięczaki przystosowały się. Czy możemy?
