گرمایش زمین چگونه زندگی در اقیانوس را تا آستانه‌‌ انقراض برد

حدود ۲۵۲ میلیون سال پیش، مرگ، سرتاسر سیاره‌ی ما را درنوردید. در اقیانوس‌ها، ۹۶ درصد از تمامی گونه‌ها منقرض شدند. تعیین اینکه چه تعداد از گونه‌های خاکی از بین رفته‌اند، مشکل است؛ اما احتمالاً این آمار کمابیش نزدیک به هم هستند.

این انقراض بزرگ در پایان دوره‌‌ی پرمین، احتمالاً بدترین حادثه در تاریخ این سیاره بوده است و تنها طی چند هزار سال روی داد؛ مدتی که از دیدگاه علم زمین‌‌شناسی به‌‌اندازه‌‌ی یک چشم برهم زدن محسوب می‌‌شود.

در روز پنج‌‌شنبه، یک گروه از دانشمندان شرح مفصلی از نحوه‌‌ی نابودی حیات دریایی در طی انقراض بزرگ پرمین-تریاس ارائه کردند. آن‌ها می‌گویند که گرم شدن کره‌‌ی زمین، اقیانوس‌ها را از وجود اکسیژن تهی کرد و بسیاری از گونه‌های زیستی تحت فشار زیاد واردشده، جان خود را از دست دادند.

امروزه دانشمندان هشدار می‌دهند که ما ممکن است این فرآیند را تکرار کنیم. کورتیس داچ، دانشمند زمین‌‌شناس در دانشگاه واشنگتن و یکی از نویسندگان مطالعه‌‌ی جدید که در ژورنال ساینس منتشر شده است، گفت:

اگر چنین باشد، تغییرات اقلیمی نیز به‌‌طور کامل در مقوله‌‌ی رویدادهای انقراض فاجعه‌‌بار قرار می‌‌گیرد.

پژوهشگران مدت‌هاست که با رویداد انقراض بزرگ پرمین-تریاس آشنایی دارند. درست پیش از انقراض، آتش‌‌فشان‌‌هایی که اکنون در منطقه‌‌ی سیبری قرار دارند، در مقیاس عظیمی شروع به فوران کردند. خروج ماگما و گدازه از دل زمین، مقادیر عظیمی از گاز دی‌‌اکسید کربن را در فضا منتشر کرد.

گاز موجود در اتمسفر، حرارت را در خود به دام می‌‌اندازد. پژوهشگران تخمین می‌زنند که سطح آب اقیانوس تا حدود ۱۰ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد گرم شده است. برخی پژوهشگران معتقدند عامل گرما به‌‌تنهایی بسیاری از گونه‌ها را نابود کرده است.

برخی دیگر بر این باورند که گرما، اکسیژن موجود در اقیانوس را کاهش می‌دهد و درنهایت باعث خفگی گونه‌‌های آبی می‌شود. به‌نظر می‌رسد که حداقل در بخشی از سنگ‌هایی که در دوره‌‌ی انقراض بزرگ شکل گرفته‌اند، نشانه‌‌هایی مبنی بر کمبود اکسیژن دیده می‌‌شود.

گرمایش آب‌‌ها چالش را حتی سخت‌تر هم می‌کند. آب گرم‌‌ نمی‌تواند به‌‌خوبی آب سرد، اکسیژن محلول در خود را نگه دارد. حتی بدتر از آن، آب گرم موجب افزایش سرعت سوخت‌‌وساز حیوانات نیز می‌‌شود؛ این یعنی که جانوران نیاز به اکسیژن بیشتری برای زنده ماندن خواهند داشت.

برای مثال، در مکان‌‌هایی با عرض جغرافیایی پایین‌‌تر از خط واصل بین نیوانگلند تا اسپانیا، نمی‌‌توان «ماهی کاد» را یافت. چراکه در مناطق جنوبی این خط، میزان گرمای آب و کمبود اکسیژن برای این گونه غیرقابل‌تحمل است.

دکتر داچ و جاستین پن (از دانشجویان کارشناسی ارشد) موفق شدند تا با یک شبیه‌سازی رایانه‌ای، شرایط جهان را در پایان دوره‌‌ی پرمین بازسازی کنند؛ شرایطی که شامل یک اتمسفر با اثر گلخانه‌‌ای شدید و یک چرخه‌‌ی اقیانوسی می‌‌شد.

در این شبیه‌‌سازی، شروع فعالیت آتش‌فشان‌های سیبری، اتمسفر را آکنده از دی‌اکسید کربن کرد، اتمسفر و به‌‌دنبال آن اقیانوس گرم شد و مطابق فرضیات مدل، فرایند اکسیژن‌‌زدایی اقیانوس آغاز شد. در این مدل‌‌سازی، بعضی از بخش‌‌های اقیانوس بیشتر از بقیه، اکسیژن از دست دادند. برای مثال، مدل نشان می‌‌داد که ابتدا اکسیژن تازه توسط جلبک‌ها در سطح اقیانوس تولید می‌شد؛ اما با گرم شدن اقیانوس، این جریان‌ گردشی نیز با کاهش مواجه شد.

آب عاری از اکسیژن به کف اقیانوس‌ها رفته و مدتی بعد، زندگی آبزیان بستر اقیانوس در معرض خطر نابودی قرار گرفت.

افزایش دما و از دست رفتن اکسیژن باید بخش‌های عظیمی از اقیانوس‌ها را غیرقابل‌سکونت کرده باشد. بعضی از گونه‌ها در گوشه و کنار توانستند جان سالم به در ببرند؛ اما بیشتر آن‌‌ها به‌‌طور کامل ناپدید شدند. دکتر داچ می‌گوید:

با نابودی هر زیستگاه‌‌، خطر وقوع انقراض بیشتر می‌‌شد؛ اما آنچه که عجیب می‌‌نمود این بود که خطر انقراض در مناطق سردتر بیشتر ملموس بود.

ممکن است تصور کنید حیواناتی که در نزدیکی خط استوا زندگی می‌‌کرده‌‌اند، در معرض خطر بزرگ‌تری قرار داشته‌‌اند؛ چراکه آب در این مناطق از ابتدا هم گرم بود؛ اما مدل دکتر داچ، چشم‌‌انداز متفاوت‌‌تری از این آخرالزمان را به تصویر کشیده است.

حیواناتی که در آبی سرد و غنی از اکسیژن می‌‌زیستند، نتوانستند این افت ناگهانی اکسیژن را تحمل کنند؛ این در حالی بود که موجودات ساکن در آب‌های گرمسیری با سطوح کم اکسیژن سازگاری داشتند. از سوی دیگر، محل بهتری هم برای مهاجرت گونه‌های سردابی وجود نداشت.

برای آزمایش این شبیه‌سازی، پژوهشگران با جاناتان پین و اریک اسپرلینگ، دیرینه‌‌شناسانی از دانشگاه استنفورد همکاری کردند. این دو شروع به واکاوی در یک بانک اطلاعاتی عظیم از فسیل‌‌ها کردند تا ریسک انقراض گونه‌‌ها را براساس عرض‌های جغرافیایی مختلف در طول این فاجعه به نمایش درآورند.

وقتی کار تحلیل به پایان رسید، آن‌‌ها نمودارهای به‌‌دست‌آمده را به سیاتل ارسال کردند. دکتر داچ و آقای پن، این نتایج را با پیش‌بینی‌‌های مدل رایانه‌ای خود مقایسه کردند. آن‌‌ها با یکدیگر همخوانی داشتند. داچ می‌‌گوید: «این هیجان‌‌انگیزترین لحظه در زندگی علمی من بود».

مایکل بنتون، دیرینه‌شناس دانشگاه بریستول در انگلستان می‌‌گوید که این پژوهش، نقش گرما و اکسیژن را به‌‌عنوان علل انقراض بزرگ ثابت کرده است:

این مطالعه به‌‌خوبی روشن می‌‌کند که این دو عامل (گرما و انقراض) با یکدیگر مرتبط‌‌اند.

این مطالعه‌‌ همچنین هشدار مهمی را برای آینده‌‌ی انسان‌‌ها طی چند قرن آینده در بر دارد.

کربن منتشرشده در طول دو قرن گذشته، اتمسفر را گرم‌تر کرده است و اقیانوس‌‌ها بخش بزرگی از این گرما را جذب کرده‌اند. هم‌‌اکنون درست مانند اتفاقی که طی انقراض پرمین-تریاس افتاد، اقیانوس در حال از دست دادن اکسیژن است. در طول ۵۰ سال گذشته، میزان اکسیژن محلول به‌‌اندازه‌‌ی ۲ درصد کاهش‌ یافته است. دکتر کامپ می‌گوید:

رویه‌‌ای که اکنون زمین در واکنش به افزایش سطح دی‌‌اکسید کربن، در پیش گرفته، دقیقاً همان رویه‌‌ای است که در گذشته‌‌ نیز شاهد آن بوده‌‌ایم.

مسئولیت اینکه گرمایش زمین چقدر دیگر پیش خواهد رفت، مسلماً بر عهده‌ی ماست. این کار مستلزم یک تلاش بزرگ بین‌المللی است تا روند افزایش دمای جهان به زیر ۲ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد محدود شود.

در صورتی که بخواهیم از تمام ظرفیت سوخت‌های فسیلی موجود در زمین استفاده کنیم، دمای جهان تا سال ۲۱۰۰، حدود ۹/۵ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد افزایش خواهد یافت.

با ادامه‌‌ی روند گرمایش اقیانوس، سطح اکسیژن آن نیز همچنان افت خواهد کرد. اگر تاریخ را معیار قضاوت خود قرار دهیم، پیامدهای این روند برای گونه‌‌های زیستی (به‌‌خصوص گونه‌‌های مستقر در قسمت‌های خنک‌تر اقیانوس) فاجعه‌بار خواهد بود. دکتر داچ می‌گوید:

با نادیده‌‌گرفتن روند گرمایش اقلیم، این پدیده ما را در معرض یکی از بدترین رویدادهای تاریخ زمین‌‌شناختی قرار خواهد داد.