ويحكم المحار والقواقع شواطئ اليوم لأن أسلافهم القدماء نجوا من كارثة قضت على كل أشكال الحياة في المحيطات تقريبًا.
القذائف المنتشرة على طول الشواطئ الحديثة هي أدلة على كارثة قديمة. أصبح المحار والقواقع شائعًا اليوم، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن أقاربهم البعيدين نجوا من أسوأ انقراض جماعي في تاريخ الأرض، بينما اختفى العديد من منافسيهم السابقين تقريبًا.
جديد بقيادة ستانفورد تساعد الدراسة في تفسير السبب.
منذ حوالي 252 مليون سنة، أدى حدث انقراض العصر البرمي-الثلاثي إلى القضاء على 96% من الكائنات البحرية. صِنف و70% من الحيوانات البرية. لقد كان هذا الحادث، المعروف باسم “الموت العظيم”، أكثر تدميراً بكثير من الكارثة اللاحقة التي قضت على الديناصورات غير الطيور.
لماذا اختفت بعض حيوانات المحيط؟
ومع ذلك، لم تكن الأزمة مميتة بنفس القدر لكل فرع من فروع الحياة الحيوانية. عانت بعض المجموعات التي هيمنت على المحيطات لمئات الملايين من السنين من خسائر كارثية، في حين تحملت مجموعات أخرى وحلت محلها في نهاية المطاف.
كانت ذراعيات الأرجل من بين أكبر الضحايا. تشبه هذه الحيوانات ذات القشرة المحار ولكنها تنتمي إلى مجموعة تطورية مختلفة تمامًا. قبل الانقراض، كانت من بين المخلوقات الأكثر وفرة في قاع البحر. كما انخفض بشكل حاد عدد الكرينويدات، أو زنابق البحر، والعديد من الكائنات الأخرى التي تعيش في القاع بشكل ثابت.
أصبح التمثيل الغذائي مسألة البقاء على قيد الحياة
كان أداء الرخويات أفضل بكثير. وقد اختفى حوالي نصف الأنواع فقط، مثل المحار والقواقع. وقد ساعد بقاؤها على قيد الحياة في تمهيد الطريق للمحيطات التي نعرفها اليوم، حيث تكون الرخويات والأسماك ونجوم البحر وقنافذ البحر أكثر بروزًا بكثير من ذراعيات الأرجل.
نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوموخلصت الدراسة إلى أن عملية التمثيل الغذائي لعبت دورا رئيسيا في تحديد الحيوانات التي نجت. كانت المجموعات الأكثر ضعفًا غير مجهزة بشكل جيد للتعامل مع ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض مستويات الأكسجين التي انتشرت عبر المحيطات أثناء الانقراض.
وقال خوسيه أندريس ماركيز، مؤلف الدراسة الرئيسي، وهو طالب دكتوراه سابق في مختبر إريك أندرس سبيرلينج في جامعة ستانفورد: “من خلال هذه الدراسة، أردنا بشكل أساسي حل لغز السبب وراء قيامك، عندما تذهب إلى الشاطئ، بجمع أصداف المحار والقواقع بدلاً من تلك الموجودة في ذراعيات الأرجل”. “تُظهر النتائج التي توصلنا إليها أنه عبر مجموعات الكائنات الحية المختلفة، حدثت الانقراضات بمعدلات أعلى بكثير بالنسبة لأولئك الأكثر عرضة للزيادات في درجة حرارة الماء وانخفاض توافر الأكسجين.”
أدى الاحترار البركاني إلى تجريد الأكسجين من المحيطات
بدأت الأزمة البيئية بفترة استثنائية من النشاط البركاني. أطلقت الانفجارات الهائلة ثاني أكسيد الكربون والميثان والغازات الأخرى التي أدت إلى تسخين الكوكب وتعطيل كيمياء المحيطات.
يحتوي الماء الدافئ بشكل طبيعي على أكسجين مذاب أقل من الماء البارد. وفي الوقت نفسه، تعمل الحرارة على تسريع التفاعلات الكيميائية داخل جسم الحيوان، مما يزيد من كمية الأكسجين التي يحتاجها. ولذلك واجهت الكائنات البحرية ضغطًا مزدوجًا خطيرًا: فقد كانت إمدادات الأكسجين تتقلص في الوقت الذي تطلبت فيه أجسامها المزيد.
قال سبيرلينج، كبير مؤلفي الدراسة وأستاذ مشارك في علوم الأرض والكواكب في كلية ستانفورد دوير للاستدامة: “إن هذه الدراسة هي حقًا المسمار الأخير في نعش سبب الانقراض الجماعي في العصرين البرمي والثلاثي”. “لقد بدأ أكبر انقراض جماعي على الإطلاق من عالم يشبه إلى حد كبير عالم اليوم من حيث وجود محيط بارد نسبيًا وغني بالأكسجين نسبيًا، ثم كان هناك حقنة هائلة من ثاني أكسيد الكربون في نظام الأرض. إن فهم كيفية استجابة الأرض والكائنات الحية على الأرض في ذلك الوقت يمكن أن يخبرنا بما سيأتي”.
اختبار فسيولوجيا المجموعات الحيوانية القديمة
لفهم سبب كون بعض الحيوانات أكثر عرضة للخطر، نظر الباحثون إلى ما هو أبعد من الحفريات ودرسوا كيفية استجابة الممثلين الأحياء للمجموعات البحرية القديمة للحرارة وانخفاض الأكسجين.
يشمل التمثيل الغذائي العمليات الكيميائية التي يستخدمها الكائن الحي لإنتاج الطاقة والبقاء على قيد الحياة. خلال فترة العصر الحجري القديم، والتي انتهت بالموت العظيم، كان لدى العديد من حيوانات المحيط الشائعة عمليات التمثيل الغذائي البطيئة. كانوا يعيشون في قاع البحر، ويتحركون قليلاً أو لا يتحركون على الإطلاق، ويجمعون الطعام عن طريق ترشيح الجزيئات من المياه المحيطة.
ذراعيات الأرجل، والزنابق البحرية (زنابق البحر، المرتبطة بنجم البحر)، وبعض الشعاب المرجانية وشقائق النعمان البحرية تناسب هذا النمط العام. لقد نجحت أنماط حياتهم المنخفضة الطاقة بشكل جيد في ظل ظروف مستقرة، لكن التجارب الجديدة تشير إلى أنها أصبحت عيبًا خطيرًا مع ارتفاع درجة حرارة المحيطات.
كيف اكتسبت الحيوانات النشطة ميزة
تميل الحيوانات التي أصبحت مهيمنة بعد الانقراض إلى أن تكون أكثر قدرة على الحركة، وعضلات، ونشاطًا في التمثيل الغذائي. الأسماك هي المثال الأوضح، لكن التحول فضل أيضًا القواقع، وقنافذ البحر، وذوات الصدفتين، مثل المحار، والمحار، وبلح البحر.
غالبًا ما يكون لدى ذوات الصدفتين أجسام أثقل و”قدم” عضلية تسمح لها بالزحف أو الحفر أو تثبيت نفسها. يتطلب دعم تلك الأنسجة الإضافية طاقة أكبر من أجسام ذراعيات الأرجل البسيطة نسبيًا.
وقال سبيرلينج: “هذا هو السبب في أننا نأكل حساء البطلينوس ولا نأكل حساء ذوات ذراعيات الأرجل”. “لا تحتوي ذراعيات الأرجل تقريبًا على أي لحم.”
الضعف غير المتوقع في عمليات الأيض البطيئة
قد يبدو هذا الاختلاف غير مناسب لأن الحيوانات النشطة تحتاج إلى المزيد من الأكسجين حتى في الظروف العادية. ومع ذلك، وجد الباحثون أن أجسامهم كانت أيضًا أكثر استعدادًا لزيادة كمية الأكسجين عند ارتفاع درجات الحرارة.
قام الفريق بجمع حيوانات تمثل المجتمعات البحرية الحديثة والعصر القديم، بما في ذلك ذراعيات الأرجل من جزر سان خوان بولاية واشنطن. وفي المحطات الميدانية وفي مختبر سبيرلنج في ستانفورد، وضع الباحثون الحيوانات في غرف وقاموا بقياس كمية الأكسجين التي استهلكتها مع تغير درجات حرارة الماء.
كشفت التجارب عن مقايضة غير متوقعة. يمكن لذراعيات الأرجل وغيرها من الحيوانات ذات التمثيل الغذائي البطيء أن تعيش في المياه منخفضة الأكسجين التي من شأنها أن تخنق العديد من الأنواع البحرية الحديثة. لكن ميزتها اختفت عندما أصبح الماء أكثر دفئا.
ومع ارتفاع درجات الحرارة، ارتفعت احتياجاتهم من الأكسجين بشكل حاد. لم تتمكن عمليات التمثيل الغذائي البطيئة والعضلات المحدودة والهياكل التنفسية من توفير ما يكفي من الأكسجين لمواكبة ذلك.
صُممت للبقاء على قيد الحياة في المحيط الدافئ
بدأت الحيوانات الحديثة باحتياجات أعلى من الأكسجين، لكن عضلاتها وخياشيمها الأكثر قوة منحتها قدرة أكبر على الاستجابة عندما يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى زيادة تلك الاحتياجات.
وبعبارة أخرى، كانت حيوانات العصر القديم ذات كفاءة عالية في ظل ظروف باردة ومستقرة، ولكن لم يكن لديها مجال كبير للتكيف عندما تتغير بيئتها. استهلكت الحيوانات الأكثر نشاطًا قدرًا أكبر من الطاقة، لكنها امتلكت أيضًا المعدات البيولوجية اللازمة للبقاء على قيد الحياة في محيط يسخن بسرعة.
وقال سبيرلينج: “إن ارتفاع درجات الحرارة وفقدان الأكسجين هما المحركان الرئيسيان”.
سد فجوة حرجة في أبحاث الانقراض
يعتمد العمل على أ دراسة 2018 من قبل باحثين في برينستون وستانفورد، بما في ذلك سبيرلينج والمؤلف المشارك جون باين. استخدم هذا البحث عمليات المحاكاة المناخية، والأنماط الأحفورية، والنماذج الفسيولوجية لإظهار أن ارتفاع درجات الحرارة وفقدان الأكسجين يمكن أن يفسر الكثير من شدة الموت العظيم ونمطه الجغرافي.
ومع ذلك، فإن القياسات الفسيولوجية المتاحة في ذلك الوقت جاءت في معظمها من الأسماك والقشريات الحديثة. لم تكن تلك الحيوانات المهمة تجاريًا مناسبة لتمثيل ذراعيات الأرجل والزنابق والمجموعات الأخرى التي عانت من الخسائر الأكثر تدميراً.
قال سبيرلينج: “في دراستنا الجديدة، قمنا بملء هذه الفجوة حول فسيولوجيا الحيوانات التي تعود إلى حقب الحياة القديمة لنرى ما إذا كان بإمكاننا تفسير ليس فقط الجغرافيا الحيوية للانقراض ولكن الانتقائية التصنيفية للانقراض”.
كيف أعاد الموت العظيم الحياة البحرية
توفر النتائج تفسيرًا بيولوجيًا لواحدة من أكبر التحولات في تاريخ الحياة الحيوانية.
قبل الموت العظيم، كان عدد ذراعيات الأرجل يفوق عدد ذوات الصدفتين. اليوم، لم يتبق سوى حوالي 400 نوع من ذراعيات الأرجل، في حين أن ما يقدر بنحو 10.000 إلى 15.000 نوع من ذوات الصدفتين تعيش في البيئات البحرية وبيئات المياه العذبة.
وقارن سبيرلينج هذا التحول بانقراض الديناصورات غير الطيرية قبل 65 مليون سنة، “حيث سيطرت الثدييات بشكل أساسي ولم تتخلى أبدًا عن هذا المكان للزواحف مرة أخرى”.
فعل الموت العظيم شيئًا مشابهًا في المحيطات. لقد أزالت العديد من الحيوانات التي حددت قاع البحر في العصر الحجري القديم وفتحت مساحة بيئية للرخويات وغيرها من الناجين. تشير الأدلة الأحفورية إلى أن هذا التحول من المجتمعات التي تهيمن عليها ذراعيات الأرجل إلى المجتمعات التي تهيمن عليها الرخويات حدث حول حدود العصر البرمي الترياسي وساعد في تشكيل النظم البيئية البحرية الحديثة.
تغييرات المحيط القديمة تحمل تحذيرًا حديثًا
وربما أدى تحمض المحيطات أيضاً إلى تفاقم الأزمة. يؤدي دخول ثاني أكسيد الكربون إلى مياه البحر إلى تغيير كيميائها ويجعل من الصعب على بعض الحيوانات بناء أصدافها والحفاظ عليها. وخلص الباحثون إلى أن التحمض ربما ساهم في الانقراض، لكنه لم يكن مدمرا مثل التأثيرات المشتركة للحرارة وفقدان الأكسجين.
ويخطط فريق ستانفورد الآن لاختبار مجموعات بحرية إضافية والتحقيق في كيفية تفاعل الاحترار، وانخفاض الأكسجين، والتحمض. وتتزايد الضغوط الثلاثة جميعها في أجزاء من المحيط الحديث.
المقارنة مع الحاضر ليست دقيقة. لقد حدث الموت العظيم على مدى آلاف السنين وتضمن نشاطًا بركانيًا على نطاق لا يشبه أي شيء يحدث اليوم. ومع ذلك، فإن المشكلة البيولوجية الأساسية ما زالت مألوفة: فالمياه الدافئة تحمل كمية أقل من الأكسجين بينما تجبر الحيوانات على استخدام المزيد منه.
إلى أي مدى يمكن أن يقترب ارتفاع درجات الحرارة اليوم؟
وقال سبيرلينج: “الأخبار السيئة هي أننا نسير على الطريق الصحيح نحو مستويات الاحترار في العصرين البرمي والثلاثي في توقعات أسوأ السيناريوهات”.
وارتفعت درجات الحرارة بمقدار 8-12 درجة مئوية (14.4-21.6° فهرنهايت) خلال الموت العظيم. حدثت هذه الزيادة على مدى آلاف السنين. وتشير التوقعات الحديثة إلى أن درجات الحرارة قد ترتفع بنحو 1.5 إلى 4 درجات مئوية (2.7 إلى 7.2 درجة فهرنهايت) فوق مستويات ما قبل الصناعة بحلول عام 2100، وهو ما يعني ضغط تغير بيئي كبير خلال 100 إلى 200 عام فقط.
“الخبر السار هو أننا ما زلنا في النقطة التي يمكننا فيها تغيير الأشياء والقيام بشيء حيال ذلك.”
المرجع: “الاختلافات في التحمل الفسيولوجي للاحتباس الحراري تسببت في انتقال العصر البرمي – الترياسي بين الحيوانات القديمة والحديثة” بقلم ج. أندريس ماركيز، جاستن إل. بن، ريتشارد جي. ستوكي، توماس إتش. بوج، موراي آي. دنكان، كيرا إن. مكلور، كيندال ماتسوموتو، كيمي إف. أشينغ جيوا، كريستوفر بي. نول، كيرتس دويتش، جوناثان ل. باين وإريك أ. سبيرلينج، 6 يوليو 2026، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2533086123
تم توفير التمويل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، ناساوجمعية علم الحفريات ومعهد ستانفورد وودز للبيئة.
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
المصدر الأصلي: scitechdaily.com
