Hvordan stopper man den næste masseudryddelse? Se til fortiden

sorte næsehorn, røde ulve, kigrende traner:Den globale liste over truede arter vokser hvert år til det punkt, hvor nogle forskere siger, at vi er vidne til starten på Jordens næste masseudryddelse.

University of Cincinnati geologiprofessor Thomas Algeo studerer den mest ødelæggende katastrofe, der nogensinde har ramt planeten for at informere vores forståelse af globale ændringer, videnskabsmænd observerer i dag. Algeo holdt en hovedpræsentation om emnet for Geological Society of America under sin årlige konference i sidste måned i Seattle.

Algeo, der arbejder i McMicken College of Arts &Sciences, har brugt sin karriere på at undersøge Jordens fem største kendte udryddelser, inklusive en katastrofe for 252 millioner år siden, der udslettede det meste liv på Jorden på det tidspunkt.

"Der har været stor interesse for at studere disse begivenheder. De informerer os om forløbet af biologisk udvikling under Jordens historie, " han sagde.

Udryddelse er en naturlig del af evolutionen, sagde Algeo. Men masseudryddelser er præget af et ødelæggende tab af biodiversitet, normalt som følge af en katastrofal global katastrofe. Forskere har identificeret fem af dem i Jordens historie, hvoraf den største undertiden kaldes "den store døende". Denne naturkatastrofe fandt sted mellem perm- og triasperioderne, da vulkaner i det nuværende Sibirien brød ud og spyede lava nok til at dække mere end 400, 000 kvadrat miles - et område 10 gange større end Ohio.

For at sætte det i perspektiv, 1980-udbruddet af Mount St. Helens i Washington jævnede 150 kvadratkilometer skov med jorden og spyede så meget lava, at aske faldt ned på bilens forruder 1, 500 miles væk i Oklahoma. Det udbrud sprængte 3 kubikkilometer materiale ud i atmosfæren.

Perm-trias-udryddelsen indeholdt 11 perioder med store vulkanudbrud, udspy 3 millioner kubikkilometer aske og sten i luften i løbet af 1 million år. Bagefter, havets overfladetemperaturer steg med 10 grader Celsius fra drivhuseffekten af ​​vulkansk metan og kuldioxid i luften. Landet blev en sand støvskål med hyppige og intense storme, mens havene var opbrugt for ilt og blev stærkt forsurede.

Forskere er stadig uenige om, hvilken af ​​de resulterende konsekvenser der var mest ansvarlig for den enorme uddøen af ​​planter og dyr.

"Er det temperaturstigningen? Manglen på ilt i vandet eller forsuring af havene?" sagde Algeo. "Jeg tror, ​​det bliver meget svært at pirre disse effekter fra hinanden, fordi de alle virker samtidigt."

Algeo studerer også, hvor lang tid det tager planter og dyr at komme sig efter en masseudryddelse.

"Vi vil gerne vide, hvordan opsvinget var relateret til ændrede og forbedrede miljøforhold, " sagde han. "Der er et stort potentiale for at gøre nye opdagelser i dette område."

Livet fortsatte efter hver global udryddelse. Overlevende arter tilpasset de nye forhold og de hårdeste og mest produktive af dem, kaldet "katastrofe taxa, "spred sig hurtigt ud for at udfylde tomrummet, dog med meget lavere artsdiversitet, sagde Algeo.

Algeo udviklede i 1995 den fremherskende teori for en af ​​de 5 store masseudryddelser, som fandt sted i slutningen af ​​Devonperioden for 360 millioner år siden. Den udryddelse gik betydeligt langsommere, spænder over 25 millioner år, og dømt omkring halvdelen af ​​livet på Jorden, især livet i havet.

I stedet for en enkelt katastrofal begivenhed som et meteorangreb eller vulkanudbrud, Algeo foreslog, at en overraskende synder var skylden:planter.

"Under Devon, landplanter blev etableret og begyndte at udvikle innovationer såsom blade og rodsystemer, der gjorde det muligt for dem at vokse kraftigere i forskellige miljøer, " sagde han. "De udviklede træagtige væv, der gjorde det muligt for dem at vokse sig større. Og de udviklede frø, så de kunne kolonisere tørrere levesteder."

Over millioner af år, Jorden spirede en massiv ny have, men til en pris. Vandveje blev kvalt med næringsstoffer fra nedbrydende planter. Denne forrådnende vegetation absorberede ilt i vandet, udsulte andet liv, en proces kaldet eutrofiering.

Det er et fænomen, der bliver mere almindeligt nu i vandveje fra den Mexicanske Golf til flodmundinger langs østkysten, fodret af næringsstofafstrømning fra kystnære udvikling.

"Planter udvinder næringsstoffer i jorden, som er spærret midlertidigt inde i biomassen. Men når planten dør, til sidst bliver disse næringsstoffer vasket ud i vandveje og ud i havet, udløser massive opblomstringer af havalger, " han sagde.

Geologer, der studerer Devon, finder enorme forekomster af organisk rig sort skifer, beviser, der understøtter Algeos hypotese.

"Det hele hænger meget godt sammen, " sagde Algeo.

At vide mere om indvirkningen på Jorden efter de største naturkatastrofer kan informere den nuværende forskning i klimaændringer, vandkvalitet og biodiversitet. Tidligere masseudryddelser kan tjene som en advarsel for beslutninger, vi træffer i dag, han sagde.

"Tidligere masseudryddelser viser, at tingene kan gå drastisk galt og udslette enorme dele af biosfæren på relativt korte perioder, " sagde han. "Det burde vi være bekymrede over."

Ideen om, at mennesker fremskynder verdens næste masseudryddelse, er kontroversiel, men understøttes af beviser. En undersøgelse offentliggjort i år i Nature viste, at 1 ud af 4 pattedyr og 13 procent af alle fugle var truet af udryddelse som følge af ekspanderende udvikling, habitatfragmentering, jagt og forurening. De mest artsrige skove forventes at se stigende udryddelsesrisici ved den nuværende menneskelige befolkning og prognoser for arealanvendelse, sagde undersøgelsen.

"Der er et generelt mønster i masseudryddelser. Jo højere op i fødekæden du kommer, jo større sandsynlighed er du for at uddø, " sagde Algeo.

Forskere og bevaringsgrupper rundt om i verden arbejder hårdt for at beskytte biodiversiteten. Nonprofit-grupper såsom Gorilla Doctors, som yder medicinsk intervention til truede bjerggorillaer, er fokuseret på en enkelt art, mens andre, såsom National Wildlife Federation, har bredere mål.

"Mange mennesker har en tendens til at tænke på udryddelseskrisen som noget, der sker langt væk i tropiske regnskove. Men her i USA, vi har mange arter i vores egne baghaver, der er gået tilbage og er alvorligt truet, " sagde Bruce Stein, associeret vicepræsident for bevaringsvidenskab og klimatilpasning for National Wildlife Federation.

Stein sagde, at fossiloptegnelsen har meget at sige om, hvordan arter tilpasser sig klimaændringer. Dette kan hjælpe med at informere bevaringsindsatsen i de kommende år.

"Vi kan lære meget ved at se på arter, der overlevede udryddelsesepisoder, " han sagde.

I særdeleshed, forskere studerer de største dyr i koldt vejr, som forventes at blive de første til at bukke under for klimaforandringerne. For eksempel, elgene er i tilbagegang i den sydlige del af deres udbredelsesområde, hvor de står over for en voksende trussel fra parasitter som flåter og hjerneorm-fremkaldende nematoder, der traditionelt blev holdt i skak af kolde vintre.

"De får en massiv flåtbelastning om sommeren, der bare suger dem tørre. Disse elge kradser på træer og ender med at gnide deres pels af. De kalder dem spøgelseselge, " sagde Stein. "Uden denne isolering, de overlever ikke vinteren."

Intervention har bragt nogle velkendte arter tilbage fra randen af ​​udryddelse i de seneste år, som viser, hvad der er muligt med både offentlig vilje og ressourcer. Men trendlinjen for mange arter er nedslående, sagde Stein.

"Der er nogle store succeshistorier:skaldede ørne og vandrefalke. Den californiske kondor, " sagde Stein. "Men for hver bedring eller succes, der er langt flere arter i alvorlige problemer eller i tilbagegang."

Det uundgåelige tab af biodiversitet vil have få mærkbare konsekvenser for mennesker. Men de samme underliggende problemer forventes at føre til stigende befolkningsmigrering, når folk flygter fra hungersnød, tørke, sygdom og naturkatastrofer som orkaner og oversvømmelser. Obama-administrationen erklærede i 2016 klimaændringer for "en betydelig og voksende trussel mod den nationale sikkerhed."

På trods af udfordringerne, Stein sagde, at der er grund til optimisme.

"Hvis vi holder tempoet i klimaændringerne, der er muligheder for mennesker, planter og dyr for at tilpasse sig disse ændringer, " han sagde.

UC's Algeo sagde, at det kunne tage mere tid og naturkatastrofer for offentligheden at ofre sig og kræve politiske ændringer.

"Jeg tror personligt, at der vil ske endnu en masseudryddelse. Det bliver en meget svær ting at stoppe, " sagde Algeo. "Der bliver nødt til at være synlige konsekvenser, før folk vågner op i den grad, at de kræver handling fra deres ledere.

"Det er et globalt problem, " sagde Algeo. "Det kræver en global løsning."