История жизни на Земле была отмечена несколькими массовыми вымираниями, самым крупным из которых было пермско-триасовое вымирание, также известное как Великое вымирание, которое произошло 252 миллиона лет назад. Хотя ученые в целом согласны с его причинами, то, как именно произошло это массовое вымирание и последовавший за ним экологический коллапс, остается загадкой.

В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Current Biology, ученые проанализировали морские экосистемы до, во время и после Великого вымирания, чтобы лучше понять ряд событий, которые привели к экологической дестабилизации. При этом международная группа исследователей, состоящая из ученых Калифорнийской академии наук, Китайского университета геонаук (Ухань) и Бристольского университета, показала, что потеря биоразнообразия может быть предвестником более разрушительного экологического коллапса, что является тревожным выводом, учитывая, что темпы потери видов сегодня опережают темпы потери видов во время Великого вымирания.

"Пермско-триасовое вымирание служит моделью для изучения потери биоразнообразия на нашей планете сегодня, - говорит куратор Академии геологии Питер Рупнарин, доктор философии, - В этом исследовании мы определили, что потеря видов и экологический коллапс происходили в два разных этапа, причем последний наступил примерно через 60 000 лет после первоначального краха биоразнообразия".

Само событие уничтожило 95% жизни на Земле, или примерно 19 из каждых 20 видов. Спровоцированное, вероятно, повышенной вулканической активностью и последующим всплеском углекислого газа в атмосфере, оно вызвало климатические условия, схожие с антропогенными экологическими проблемами, наблюдаемыми сегодня, а именно глобальным потеплением, закислением океана и дезоксигенацией морской среды.

Для проведения исследования ученые изучили окаменелости из Южного Китая - мелководного моря во время пермско-триасового перехода - и воссоздали древнюю морскую среду. Распределив виды по гильдиям, или группам видов, которые используют ресурсы схожим образом, команда смогла проанализировать отношения хищник-жертва и определить функции, которые выполняли древние виды. Эти смоделированные пищевые сети дали правдоподобное представление об экосистеме до, во время и после вымирания.

"Места окаменелостей в Китае идеально подходят для такого рода исследований, потому что нам нужно большое количество окаменелостей для реконструкции пищевых сетей", - говорит профессор Майкл Бентон из Бристольского университета. "Последовательности пород также могут быть датированы очень точно, поэтому мы можем проследить процесс вымирания и последующего восстановления".

"Несмотря на гибель более половины земных видов на первом этапе вымирания, экосистемы оставались относительно стабильными, - говорит исследователь Академии Юаньгэн Хуанг, доктор философии, работающий сейчас в Китайском университете геонаук. На первой фазе вымирания взаимодействие между видами уменьшилось незначительно, но на второй фазе оно значительно снизилось, что привело к дестабилизации экосистем. "Экосистемы были доведены до критической точки, после которой они уже не могли восстановиться".

Экосистема в целом более устойчива к изменениям окружающей среды, если в ней есть несколько видов, выполняющих сходные функции. Если один вид вымирает, другой может заполнить эту нишу, и экосистема остается нетронутой. Это можно сравнить с экономикой, где несколько компаний или корпораций предоставляют одни и те же услуги. При исчезновении одной корпорации услуга и экономика остаются нетронутыми, но если услуга монополизирована одним предприятием, произойдет обратное.

"Мы обнаружили, что потеря биоразнообразия на первом этапе вымирания была в первую очередь потерей этой функциональной избыточности, оставляя достаточное количество видов для выполнения основных функций", - говорит Рупнарин. "Но когда позже произошли такие экологические нарушения, как глобальное потепление или закисление океана, экосистемы лишились этой усиленной устойчивости, что привело к резкому экологическому коллапсу".

Для исследовательской группы результаты исследования подчеркивают важность учета функциональной избыточности при оценке современных стратегий сохранения и напоминают о необходимости принятия срочных мер для решения современного кризиса биоразнообразия, вызванного деятельностью человека.

"В настоящее время мы теряем виды быстрее, чем во время любого из прошлых вымираний на Земле. Вполне вероятно, что мы находимся на первой стадии очередного, более серьезного массового вымирания", - говорит Хуанг. "Мы не можем предсказать переломный момент, который приведет экосистемы к полному краху, но это неизбежный исход, если мы не обратим вспять потерю биоразнообразия".