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Nuove prove sulla grande estinzione di massa nei mari del Permiano

livello elementare

 

ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: PERMIANO 252 MILIONI DI ANNI 
AREA: TERRA
parole chiave: Permiano, archeo mari, estinzione di massa


Il più grande evento di estinzione di massa sulla Terra avvenne circa 252 milioni di anni fa
Una recente ricerca suggerisce che avvenne in due momenti ma fu il secondo evento quello più grave, in cui quasi tutte le specie marine scomparvero dal pianeta. Ciò fu dovuto a seguito di enormi eruzioni vulcaniche che rilasciarono biossido di carbonio in atmosfera in quantità tale che gli oceani divennero drammaticamente più acidi.

Il diagramma mostra l’intensità dell’estinzione dei generi marini nel corso dei milioni di anni. L’evento più significativo è quello compreso tra il Permiano ed il Triassico (P–Tr). Fonte: R. A. Rohde e R. A. Muller, Cycles in fossil diversity, Nature, vol. 434, 10 marzo 2005.

Di fatto l’estinzione del Permiano, la Grande Moria, come fu definita, fu il più grave evento di estinzione di massa mai verificato sul pianeta, con la scomparsa dell’81% delle specie marine e del 70% delle specie di vertebrati terrestri; fu l’unica estinzione di massa nota di insetti. Si è stimato che si estinsero il 57% di tutte le famiglie e l’83% di tutti i generi. Ci vollero ben 10 milioni di anni per far rinascere le forme di vita.

Lo schema dell’estinzione è ancora dibattuto si pensa sia avvenuto in due fasi, forse addirittura in tre. Il primo picco di estinzione fu probabilmente dovuto ad un cambiamento ambientale graduale, in cui i parametri chimici dell’aria e delle acque si modificarono causando la morte delle specie viventi.

Per gli altri si ipotizzano eventi improvvisi, catastrofici, come la collisione di un asteroide, un’improvvisa attività vulcanica o sconvolgimenti sottomarini con emissioni di idrati di metano dal fondo marino. Questi fenomeni provocarono variazioni importanti dei livelli dei mari, creazioni di dead zone, zone morte, con conseguenti fenomeni di anossia.

Le variazioni termiche del pianeta provocarono cambiamenti climatici che modificarono la circolazione delle correnti oceaniche. Lo so, ora vi starete domandando se sto descrivendo fenomeni recenti … queste cose avvenivano milioni di anni fa e portarono alla più grande estinzione sul nostro pianeta … certo gli ominidi, che precedettero le varie specie Homo sul pianeta, non erano ancora comparsi. La biodiversità era molto alta ma composta da specie decisamente diverse da quelle attuali.

 

Poi tutto cambiò e ci vollero dieci milioni di anni per ricominciare. Gli invertebrati marini soffrirono le perdite maggiori e più di 280 su 329 generi di invertebrati marini scomparvero. Il blocco delle correnti responsabili dell’ossigenazione, dovuto ad esempio allo scioglimento delle calotte glaciali, portò ad un anossia diffusa e quando le acque anossiche raggiunsero le zone costiere, si ebbero gravi conseguenze per la vita marina.

Andrew Knoll

Come suggerito da Andrew Knoll, un paleo-biologo di Harvard, la CO2 avrebbe potuto avvelenare gli oceani del Permiano. I batteri organici mangiano materia organica e espellono bicarbonato come prodotto di scarto digestivo. Senza la circolazione delle correnti, grandi quantità di bicarbonato si depositarono sui fondali oceanici portando ad una saturazione fino a livello superficiale. A contatto con l’atmosfera, il bicarbonato venne rilasciato sotto forma di CO2, e le acque costiere raggiunsero livelli tossici di CO2 uccidendo tutte le forme viventi. Probabilmente le perdite marine della fine del Permiano avvennero a causa dell’aumento vertiginoso delle estinzioni che afflissero in particolare gli organismi con scheletri composti di carbonato di calcio, specialmente quelli dipendenti da livelli ambientali di CO2 per produrre i propri scheletri.

Si moltiplicò quindi il tasso di estinzione degli organismi bentonici, avvelenati dall’ambiente tossico. I gruppi di invertebrati marini che sopravvissero includevano brachiopodi articolati ed i crinoidi (“gigli di mare”), che divennero abbondanti e si diversificarono. Invece fu fatale ai trilobiti ed i tetracoralli, provocando l’estinzione della maggior parte delle forme di vita marina in ambiente neritico.

 

Fossile di Jimbacrinus bostocki – Fotografia di John Cancalosi, National Geographic

La conseguente anossia decimò le forme di acqua profonda con la scomparsa del 95% delle forme di vita marine. Sopravvissero le ammoniti Ceratitida che si espansero gradualmente nel corso del Triassico Inferiore e Medio, fino a raggiungere la massima diffusione all’inizio del Triassico Superiore.

Il lavoro, pubblicato su Science cerca di individuare le cause della grande estinzione alla fine del periodo Permiano. I ricercatori hanno effettuato prove chimiche nelle rocce di quel periodo per calcolare quanto rapidamente si modificò la chimica dell’oceano. Secondo questo studio, tutto incominciò in un’area che oggi chiamiamo Siberia. I sistemi vulcanici siberiani eruttarono così tanta CO2 in un così breve periodo di tempo che gli oceani non furono in grado di assorbirla. Praticamente in soli 10.000 anni, i livelli di pH in alcuni oceani del mondo crollarono creando una acidificazione mortale per le specie viventi.

Perché è importante capire questi fenomeni?
Perché oggi gli oceani stanno diventando sempre più acidi a causa della grande quantità di CO2 prodotta da attività umane come la combustione di combustibili fossili.

Acidificazione degli oceani
Gli scienziati hanno calcolato che il pH medio delle acque degli oceani è sceso di 0,1 unità dall’inizio della rivoluzione industriale. Questo ci fa andare verso una nuova estinzione? Difficile dirlo ma probabilmente potrebbe contribuire. E’ quindi importante comprendere il passato per salvare il nostro futuro.

Le ipotesi su ciò che causò l’estinzione del Permiano sono molte: oceani divenuti anossici che avvelenarono le forme viventi marine,  microbi che emisero quantità abnormi di metano in atmosfera, collisione di asteroidi che sollevarono nubi che oscurarono i cieli e provocarono la morte della vegetazione e degli animali, emissioni di gas durante le spaventose eruzioni vulcaniche,  non si escludono fra di loro. Vi fu probabilmente una sinergia di fattori fisici che portò alla distruzione del metabolismo degli organismi. Inoltre questi fattori perdurarono, o si ripeterono, per 4-5 milioni di anni.

Nel 2010, l’analisi di isotopi di calcio nelle rocce confermò che gli oceani primordiali diventarono più acidi durante la fine del periodo Permiano. Questo nuovo studio ha esaminato i rapporti degli isotopi di boro nelle rocce dell’era del Permiano negli Emirati Arabi Uniti. Il boro esiste in acqua di mare in due forme, le cui quantità relative sono controllate in funzione del pH dell’acqua ovvero se l’acqua è acida o alcalina. Misurando i livelli di ogni isotopo di boro, i ricercatori hanno oggi potuto calcolare direttamente il pH dell’acqua che un tempo copriva le rocce marine.

Un fattore importante è che gli scienziati hanno riscontrato pochi cambiamenti nei livelli di acidità durante la prima fase dell’estinzione del Permiano, durata circa 50.000 anni. Fu durante il secondo impulso che i livelli di pH scesero di circa 0,7 unità in circa 10.000 anni. Ciò fu probabilmente dovuto al fatto che i vulcani siberiani stavano emettendo rapidamente così tanta anidride carbonica (CO2) che gli oceani non furono in grado di assorbirne a sufficienza.

trilobita

Ma cosa avvenne negli altri oceani?
I dati sono ancora insufficienti per confermare questa teoria. Inoltre, non ci sono tracce che facciano ricondurre la prima estinzione ad altri fenomeni vulcanici; per cui deve essere avvenuto qualcosa di diverso che provocò il primo grande impatto ambientale. Forse un meteorite che sollevò nuvole di particolato in atmosfera facendo morire le piante e le specie erbivore maggiori?  O forse non fu solo un problema di acidificazione. Nel territorio di Nunavut in Canada, è emersa una presenza anomala di mercurio in coincidenza degli strati geologici del passaggio Permiano-Triassico. Come è noto le attività vulcaniche sono considerate le principali sorgenti naturali di mercurio verso l’atmosfera terrestre. I livelli di mercurio sono risultati fino a 30 volte superiori rispetto a quelli delle emissioni vulcaniche correnti. Furono quindi sempre le eruzioni in Siberia ad emettere il mercurio che fu poi trasportato dai venti in direzione della Pangea nord-occidentale per poi depositarsi gradualmente con le precipitazioni  sia su terra che nell’ambiente marino globale che era già soggetto ad altri gravi squilibri di natura chimica e climatica?

C’è ancora molto da capire … per il passato ma anche per il nostro futuro.

Sull’estinzione del  Paleozoico e Cambriano leggete anche questo articolo

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