Двустворчатые моллюски пережили крупнейшее вымирание в истории Земли, а плеченогие почти вымерли, потому что по-разному переносили нагрев океана, — к такому выводу пришли ученые из Стэнфорда, Принстона и еще нескольких университетов. Работа опубликована в журнале PNAS. Исследователи впервые проверили в лаборатории, как дышат современные родственники обеих групп, и показали, что судьбу морской фауны 252 млн лет назад решила их устойчивость к недостатку кислорода при потеплении.
Речь о так называемом пермском вымирании — самом масштабном за всю историю животной жизни. Тогда извержения сибирских траппов выбросили в атмосферу колоссальные объемы углекислого газа, океан нагрелся, потерял кислород и стал более кислым. «Палеозойская фауна» — прикрепленные ко дну фильтраторы вроде плеченогих (брахиопод) и морских лилий — потеряла 79% семейств. А «современная фауна» — двустворчатые моллюски и улитки — лишилась только 27%.
Чтобы понять причину такой избирательности, авторы провели дыхательные эксперименты на 14 живых видах, а данные еще по 24 видам взяли из ранее опубликованных исследований — всего 38 представителей обеих групп. Каждое животное помещали в закрытую камеру и следили, до какого минимального уровня кислорода оно способно поддерживать нормальный обмен веществ и как этот порог меняется с температурой. Так ученые измерили два ключевых свойства: устойчивость к нехватке кислорода и чувствительность к теплу.
Выяснилось, что ныне живущие представители плеченогих в покое переносят недостаток кислорода даже лучше двустворчатых моллюсков, но при нагреве их обмен веществ гораздо быстрее упирается в кислородный дефицит. Проще говоря, брахиоподы прекрасно чувствуют себя в прохладной и бедной кислородом воде, но стоит океану потеплеть, как их потребность в кислороде резко подскакивает, а взять его неоткуда. Двустворчатые моллюски оказались менее чувствительны к теплу, и это спасло их, когда вода прогрелась.
Разгадку исследователи видят в устройстве самих животных. Брахиопод — «минимальный организм»: он экономно тратит энергию, у него нет полноценной кровеносной системы и почти нет мускулатуры. В холодной воде это выгодно, но при потеплении такое тело не может усилить прокачку воды и таким образом повысить уровень кислорода. У двустворчатых же есть мощная мускульная «нога», жабры и настоящие сосуды — по сути, встроенный насос, который позволяет активнее вентилировать тело при нагреве. Расплата за это — более высокая потребность в кислороде в целом.
Затем команда прогнала эти физиологические различия через климатическую модель пермско-триасового перехода, где океан нагревался примерно на 11 °C. Модель воспроизвела обе главные особенности реального вымирания: гибель усиливалась к полюсам и сильнее всего била по палеозойской фауне. По словам авторов, температурная чувствительность к нехватке кислорода — единственный механизм, который объясняет сразу и масштаб, и географию, и избирательность пермской катастрофы.
