Um novo estudo liderado por Stanford forneceu a evidência mais forte até agora de por que alguns animais marinhos sofreram o maior número de extinções em massa na Terra, enquanto muitos outros desapareceram para sempre. As descobertas não apenas explicam como surgiram os ecossistemas oceânicos modernos, mas também fornecem uma visão cautelosa de como o atual aquecimento dos oceanos pode afetar a vida marinha.
Há cerca de 252 milhões de anos, o evento de extinção Permiano-Triássico, frequentemente chamado de “Grande Morte”, exterminou cerca de 96% das espécies marinhas e 70% dos animais terrestres. Contudo, a devastação não foi distribuída uniformemente pela árvore da vida.
Antes da extinção, o antigo fundo do mar era dominado por braquiópodes, que se assemelham a moluscos, juntamente com lírios marinhos (crinídeos) e outros animais que vivem no fundo durante cerca de 280 milhões de anos. Após o desastre, estes grupos outrora dominantes foram praticamente eliminados. Em contraste, apenas cerca de metade dos moluscos, incluindo amêijoas e caracóis, desapareceram. Aqueles que sobreviveram, juntamente com peixes e equinodermos, como estrelas do mar e ouriços-do-mar, passaram a dominar os oceanos da Terra, um padrão que continua até hoje.
Publicado em 6 de julho em Arte Anais da Academia Nacional de Ciênciaseste é o primeiro estudo a combinar dados biológicos de grupos afetados pela extinção e de sobreviventes. Os resultados apontam para uma diferença importante: as espécies cujo metabolismo era menos capaz de lidar com águas mais quentes e pobres em oxigénio sofreram as maiores taxas de extinção.
Estas duras condições oceânicas resultaram de enormes erupções vulcânicas que libertaram enormes quantidades de dióxido de carbono e metano na atmosfera, aquecendo dramaticamente o planeta.
“Com este estudo, queríamos basicamente resolver o mistério de por que quando você vai à praia você coleta amêijoas e conchas de caracóis e não braquiópodes”, disse o principal autor do estudo, José Andrés Márquez, um ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Eric Anders Sperling em Stanford. “As nossas descobertas mostram que, em diferentes grupos de organismos, a extinção ocorreu a uma taxa muito mais elevada para aqueles mais vulneráveis ao aumento da temperatura da água e à redução da disponibilidade de oxigénio”.
Extinção antiga oferece alerta sobre o clima moderno
Segundo os pesquisadores, o trabalho também é importante para a modernidade. As condições ambientais antes da Grande Morte assemelhavam-se aos oceanos relativamente frios e ricos em oxigénio que existiam milhões de anos antes da actividade humana começar a mudar rapidamente o clima da Terra através das emissões de combustíveis fósseis.
“Este estudo é realmente o último prego no caixão do que causou a extinção em massa do Permiano-Triássico”, disse Sperling, autor sênior do estudo e professor associado de Ciências da Terra e Planetárias na Doerr School of Sustainability de Stanford. “A maior extinção em massa de todos os tempos começou num mundo muito semelhante ao de hoje, na medida em que tinha um oceano relativamente frio e relativamente bem oxigenado, e depois houve uma injeção gigante de dióxido de carbono no sistema terrestre. Compreender como a Terra e a biota terrestre responderam naquela altura pode informar-nos sobre o que está por vir.”
Por que o metabolismo determina a sobrevivência
O metabolismo inclui todos os processos químicos que permitem aos organismos vivos produzir energia e permanecer vivos. Durante a Era Paleozóica, que terminou com a Grande Morte, muitos animais marinhos moviam-se lentamente e viviam no fundo, incluindo braquiópodes, crinóides (lírios marinhos, aparentados com estrelas do mar) e alguns corais e anêmonas marinhas.
Os animais marinhos que floresceram depois eram geralmente muito mais ativos. Peixes, caracóis móveis, ouriços-do-mar e bivalves, ostras e mexilhões requerem metabolismos mais rápidos para apoiar a locomoção e, em muitos casos, estilos de vida predatórios.
Em comparação com os braquiópodes, os bivalves requerem mais energia devido aos seus corpos maiores e “pés” musculosos que lhes permitem escavar e rastejar.
“É por isso que comemos sopa de mariscos e não comemos sopa de braquiópodes”, disse Sperling. “Os ciberpods quase não têm carne.”
Antes da extinção, os braquiópodes superavam em muito os bivalves. Hoje, restam apenas cerca de 400 espécies de braquiópteros, enquanto existem aproximadamente 10.000 a 15.000 espécies de bivalves.
Sperling comparou esta dramática mudança ecológica à extinção dos dinossauros não-aviários há 65 milhões de anos, “quando os mamíferos essencialmente assumiram o controle e nunca mais cederam esse nicho aos répteis”.
Recuperação da antiga crise oceânica
O estudo expande um estudo de Princeton e Stanford de 2018 que concluiu que o aquecimento dos oceanos e a perda de oxigênio foram provavelmente responsáveis pela Grande Morte. No entanto, este trabalho anterior baseou-se fortemente em dados fisiológicos recolhidos sobre espécies marinhas modernas, particularmente peixes e crustáceos economicamente importantes, deixando grandes lacunas no conhecimento sobre os animais mais afectados.
“No nosso novo estudo, preenchemos esta lacuna na fisiologia da fauna paleozóica para ver se poderíamos explicar não apenas a biogeografia da extinção, mas também a seletividade taxonómica da extinção”, disse Sperling.
Para colmatar esta lacuna, a equipa conduziu anos de trabalho de campo, incluindo a recolha de braquiópteros vivos nas ilhas de San Juan, no estado de Washington, onde permanecem relativamente comuns. Os pesquisadores coletaram uma grande variedade de animais marinhos que representam ecossistemas oceânicos antigos e modernos.
Nas estações de campo e nos laboratórios de Stanford, os cientistas mediram quanto oxigênio cada organismo consome em diferentes temperaturas da água. À medida que a água aquece, a atividade metabólica acelera, aumentando a necessidade de oxigênio do animal.
Experimentos mostraram que os animais paleozóicos poderiam sobreviver em condições com níveis de oxigênio mais baixos do que muitas espécies modernas. No entanto, uma vez que a temperatura subiu, o seu metabolismo lento já não conseguia acompanhar. A sua necessidade de oxigénio aumentou muito mais rapidamente do que a dos animais marinhos modernos.
Segundo os pesquisadores, diferenças na estrutura corporal ajudam a explicar o resultado. Espécies modernas mais ativas requerem mais oxigênio em condições normais, mas também possuem os músculos e guelras necessários para atender às demandas de oxigênio durante o aquecimento.
“O aquecimento e a perda de oxigênio são os fatores-chave”, disse Sperling.
Outros estudos também identificaram a acidificação dos oceanos causada pelo dióxido de carbono, que torna a água do mar mais ácida, como outro factor de stress, porque dificulta a formação de conchas. Sperling disse que os novos resultados sugerem que a acidificação provavelmente contribuiu para a extinção, mas foi muito menos significativa do que o aquecimento e o esgotamento do oxigénio.
Lições para os oceanos de hoje
A equipe de Stanford planeja expandir sua pesquisa para grupos adicionais de animais marinhos para entender melhor como o aquecimento, a perda de oxigênio e a acidificação interagem, especialmente porque todos os três se tornam cada vez mais severos nos oceanos de hoje.
Os investigadores alertam que a história poderá repetir-se à medida que as espécies marinhas modernas encontrarem águas cada vez mais quentes e pobres em oxigénio.
“A má notícia é que estamos a caminho dos níveis de aquecimento Permiano-Triássico, na pior das hipóteses”, disse Sperling. As temperaturas subiram 8-12°C ao longo dos milénios que causaram a Grande Morte, e hoje, daqui a apenas 100-200 anos, em 2100, prevê-se que as temperaturas sejam 1,5-4°C mais elevadas do que os níveis pré-industriais. “Mas a boa notícia é que ainda estamos num ponto em que podemos fazer a diferença e fazer algo a respeito.”
O financiamento foi fornecido pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, NASA, Associação Paleontológica e Instituto Stanford Woods para o Meio Ambiente.
