Opět permské vymírání - Pomoc přichází od ramenonožců

Po delší odmlce, rozhodl jsem se znovu do této rubriky začít přispívat nové příspěvky. Jedno z nejvíce probíraných témat mezi aktualitami ve světě prehistorického vývoje a zániku života na Zemi bylo velké permské vymírání, o jehož průběhu, příčině i důsledcích jsem na blogu dosud napsal několik příspěvků. V tuto chvíli přichází s novou teorií jeho příčin mezinárodní paleontologický tým, který se opírá o výzkum fosilií bezobratlých z kmenu ramenonožců (Brachiopoda). Jde o mořské organismy s tvrdou vápenitou schránkou, která je vzdáleně podobná mlžům (Bivalvia), přestože s nimi nejsou blízce příbuzní, a v současnosti se vyskytují v mělkých a hlavně teplých mořích celého světa. Dosahují délky zpravidla pouze několika centimetrů, ale v oblastech mořských šelfů jsou nedílnou součástí ekosystémů a fosilní nálezy potvrzují jejich rozmanitost už v době od spodního kambria. Jejich velké počty v době staršího i mladšího paleozoika (některé zdroje rozeznávají až 30 000 jednotlivých druhů, většinou však uváděno okolo 5 000 druhů) jsou poměrně dobrým ukazatelem prostředí, ve kterém žili a například druhy z kladu Orthida poskytly také zprávu o velkém vymírání na konci ordoviku. Právě na mořských organismech jsou důsledky velkého permského vymírání nejpatrnější, a z tohoto důvodu se skrz ně rozhodla výše zmíněná vědecké skupina prozkoumat aspekty velké permského vymírání s odhadem jeho příčin.

Permský zástupce kladu Eugeneodontida, poměrně známý rod Helicorpion, patřil k nejstrašnějším a nejrozšířenějším dravcům moří a oceánů tohoto geologického útvaru. Přestože jeho největší rozkvět můžeme sledovat v době spodního a středního permu, některé izolované indicie ukazují, že přežil jako rod až do konce tohoto období a potkal ho stejný osud jako ramenonožce, se kterými sdílel ekosystémy. I oni se mohli stát jeho případnou potravou. Kredit: Dmitrij Bogdanov, převzato z DeviantArt

Velké permské vymírání bylo tím nejmasovějším, které planetu Zemi za posledních 541 milionů let potkalo. Víme, že vyhynutí velké většiny světové biodiverzity bylo tak masové a globální, že se z něj paleoekosystémy musely vzpamatovávat ještě poměrně dlouhý úsek geologického času, zároveň ovšem poskytlo prázdná místa v ekologických nikách a to mohlo výrazně přispět k podobě světa takového, jaký známe dnes i z fosilního záznamu v pozdějších druhohorách. Mořský život byl touto katastrofou postižen nejvíce a současné výzkumy stále uvádějí, že při něm vyhynulo až 96 % veškerých mořských organismů. Ty, které přežily, daly následně v některých případech vzniknout novým živočišným druhům obsazujícím mořské a oceánské prostředí v době mesozoika, ale mnohé čeledi nebo celé skupiny vymírají po prvních milionech let v triasu. Existují sice případy, kdy některé klady poměrně záhadným způsobem přežily toto vymírání a jejich existence se projevila až o desítky milionů let později (kupříkladu řád Symmoriida), ale nejde o mnoho nálezů, které z fosilního záznamu známe.

Permská moře poměrně hojně obývali bezobratlí z již zmíněného kladu ramenonožců a patřili k předním složkám živočichů obývajících mořské dno. Naproti třeba dříve velice hojným a téměř všudypřítomným trilobitům (Trilobita), kteří byli už od konce devonu na evolučním ústupu, byli stále běžnějšími obyvateli mělkomořských oblastí a mělčin. Reprezentuje je například rod Horridonia vyskytující se po celý perm až do velkého vymírání před 252 miliony let, ve stejnou vymírá také i několik dalších evolučních větví tohoto kladu.

Úbytku biodiverzity ramenonožců a jejich fosilního záznamu na konci permského útvaru a éry paleozoika využili paleontologové a geologové pod vedením profesora Antona Eisenhauera, z GEOMAR Helmholtz Center of Oceanic Research sídlící v německém městě Kiel, a jeho kolegyně Hany Jurikové, kteří geochemickou analýzou podrobně zkoumali jejich schránky. Jako vzorky jim sloužily exempláře nalezené v jižních Alpách z doby, kdy se zde na konci permu rozkládalo moře Tethys.

Jako předpoklad paleontologové použili zatím nejpravděpodobnější a nejrozšířenější verzi podmínek a okolností, které největší vymírání v historii složitého života způsobily. Jde o masivní vulkanismus a efekty s ním spojené nebo ho doprovázející, včetně uvolnění jedovatých plynů, nukleární zimy a podobně.

Vědecká skupina se zde opírala o výzkum a analýzu izotopů boru, polokovu sloužícího k odhadu vývoje hladiny pH v mořské vodě díky jeho koncentracím nepřekračujícím zhruba 5 miligramů na jeden litr. Jeho vychýlení, také z důvodu jeho biogenního významu, dokázalo zmapovat vývoj kyselosti mořské vody před a v počátku vymírání, navíc jsou jeho koncentrace ve vodě poměrně úzce spjaty s poměrem oxidu uhličitého v atmosféře.

Schránky ramenonožců nesly odlišné hodnoty izotopů boru, než byly koncentrace typické pro předchozí části permského období, a na základě nich bylo možné rekonstruovat i přibližné hodnoty oxidu uhličitého ve stejnou dobu před velkým permským vymíráním. Porovnáním tohoto jevu a navrhovaných příčin masivního vymření mořského života v době permu mohli vědci vyloučit, že by se například v tuto dobu masivně uvolnil metan do mořské vody nebo rozpouštěly jeho hydráty. Naopak, korelace ukázala masivní okyselení oceánů v důsledku přemíry CO2 v atmosféře na konci permu, ale postupnou degradaci ramenonožců ještě před velkým vymíráním. Potvrdila tedy, že již před koncem paleozoika existovala rozsáhlá sopečná činnost nebo efekty způsobující masivní okyselení atmosféry (vulkanismus se jeví jako jejich nejpravděpodobnější vysvětlení).

Zvýšené hladiny izotopů ve schránkách evropských permských ramenonožců ukázaly tedy poměrně přesvědčivě, že na konci permu se v důsledku masivní sopečné činnosti zvyšovala koncentrace oxidu uhličitého, ale pravděpodobně i dalších plynů, a účinky tohoto na mořský život bylo zakyselení oceánů masivnější, než při jiných velkých otepleních.

Ačkoliv je na místě se domnívat, že jde o poměrně dobrý podpůrný důkaz masivního vulkanismu jako hlavního spouštěče velkého permského vymírání, je potřeba tyto výsledky srovnat s nálezy na dalších místech světa pro případ, že by šlo pouze o regionální stav zakyselení oceánů a atmosféry.

Ramenonožci v tomto případě posloužili paleontologům jako ukazatelé změn, které nastaly v době těsně před největším vymíráním za fanerozoický eon. Vymření množství jejich zástupců i dalších mořských organismů s pevnou schránkou připisují autoři studie jako důsledek změny pH v oceánech a vytvoření příliš kyselého a nevlídného prostředí. Zároveň tedy přinášejí další důležité vodítko k lepšímu a bližšímu poznání příčin událostí kritického, permo-triasového rozhraní.