Gli scienziati hanno finalmente risolto il mistero della più grande estinzione di massa della Terra, grazie a queste…conchiglie

Un brachiopode somiglia parecchio a una vongola, almeno finché lo si guarda da fuori. Ha due valve, vive sul fondale e filtra l’acqua. Appartiene però a un ramo evolutivo completamente diverso e, per centinaia di milioni di anni, è stato uno degli animali più comuni negli oceani.

Poi, circa 252 milioni di anni fa, arrivò la più grande estinzione di massa conosciuta. La Grande moria cancellò fino al 96% delle specie marine e circa il 70% degli animali terrestri. I brachiopodi, i crinoidi – i cosiddetti gigli di mare – e molti altri abitanti immobili dei fondali furono decimati. Molluschi, pesci, ricci e stelle marine riuscirono a cavarsela molto meglio.

Da quel momento gli equilibri del mare cambiarono. È anche per questo che oggi sulle spiagge troviamo conchiglie di vongole e lumache marine, mentre i brachiopodi sono diventati presenze rare. Uno studio pubblicato su PNAS ha ricostruito il meccanismo che favorì alcuni gruppi e condannò gli altri. La risposta sta nel rapporto tra temperatura, ossigeno e metabolismo.

Il mare diventò troppo caldo per respirare

Alla fine del Permiano, enormi eruzioni vulcaniche riversarono nell’atmosfera quantità colossali di anidride carbonica e metano. Le temperature globali aumentarono di circa 8-12 °C nell’arco di migliaia di anni. Gli oceani si scaldarono, persero ossigeno e diventarono più acidi.

Per gli animali marini fu una combinazione devastante. L’acqua calda trattiene meno ossigeno disciolto. Allo stesso tempo, l’aumento della temperatura accelera le reazioni chimiche dell’organismo e fa crescere il fabbisogno energetico. Gli animali avevano quindi bisogno di respirare di più proprio mentre l’ossigeno disponibile diminuiva.

Una ricerca del 2018, pubblicata su Science, aveva già individuato nel riscaldamento e nella perdita di ossigeno le principali cause dell’estinzione. Le conoscenze fisiologiche utilizzate provenivano però soprattutto da pesci e crostacei moderni, spesso studiati per il loro valore commerciale. Mancavano dati diretti sugli animali più simili ai gruppi paleozoici colpiti con maggiore violenza.

Il nuovo lavoro ha colmato questa lacuna mettendo insieme specie appartenenti sia alla fauna antica sia ai gruppi diventati dominanti dopo la catastrofe. I ricercatori hanno raccolto brachiopodi viventi nelle isole San Juan, nello Stato di Washington, e li hanno studiati insieme ad altri animali marini.

In laboratorio, gli organismi sono stati collocati in camere di respirometria, apparecchi capaci di misurare il consumo di ossigeno mentre cambia la temperatura dell’acqua. I dati sperimentali sono stati poi integrati con la distribuzione geografica delle specie e inseriti in un modello che ricostruisce l’equilibrio tra ossigeno disponibile e fabbisogno metabolico.

Il metabolismo lento diventò una trappola

I risultati hanno ribaltato una parte delle aspettative. I brachiopodi riuscivano a vivere con pochissimo ossigeno, in condizioni capaci di mettere in difficoltà molti animali moderni. Questa resistenza funzionava però solo con temperature basse.

Appena l’acqua si scaldava, il loro fabbisogno di ossigeno cresceva molto più rapidamente. Il metabolismo lento, perfettamente adatto agli oceani freschi e stabili del Paleozoico, diventava un limite. Il corpo chiedeva più ossigeno e disponeva di strutture poco efficienti per procurarselo.

Pesci, bivalvi, gasteropodi e ricci partivano da consumi energetici più elevati. Muoversi, cacciare, scavare nei sedimenti e cercare cibo richiede energia. Quella vita più attiva aveva favorito lo sviluppo di muscoli, branchie e apparati capaci di sostenere una respirazione più intensa durante il riscaldamento.

Le vongole, le cozze e le ostriche possiedono corpi voluminosi e spesso un piede muscolare utilizzato per scavare o spostarsi. I brachiopodi hanno pochissimo tessuto molle. Da qui la battuta di Erik Sperling, tra i coordinatori dello studio: prepariamo zuppe di vongole perché nei brachiopodi resta ben poca carne. Le simulazioni confermano che, durante la crisi del Permiano, lo spazio marino ancora abitabile dalla fauna paleozoica si sarebbe ristretto molto più velocemente. La perdita calcolata dal modello coincide con le estinzioni ricostruite attraverso i fossili.

La cosiddetta ipossia dipendente dalla temperatura riesce così a spiegare l’estensione della Grande moria, la distribuzione geografica delle perdite e la selezione tra i diversi gruppi animali. L’acidificazione contribuì alla crisi rendendo più difficile costruire gusci e strutture calcaree. Il danno maggiore arrivò dall’unione tra caldo e mancanza di ossigeno.

La vittoria delle conchiglie

Prima dell’estinzione, i brachiopodi avevano dominato i fondali per circa 280 milioni di anni e superavano nettamente i bivalvi. Oggi ne sopravvivono appena 400 specie. Le specie di bivalvi, tra vongole, cozze e ostriche, sono invece comprese tra 10 mila e 15 mila. Circa la metà dei molluschi riuscì a superare la catastrofe. Insieme a pesci ed echinodermi, i sopravvissuti occuparono gli spazi lasciati liberi e costruirono ecosistemi marini molto più simili a quelli attuali.

Sperling paragona questo passaggio alla scomparsa dei dinosauri, esclusi gli uccelli. I mammiferi conquistarono le nicchie rimaste vuote e conservarono quella posizione. Negli oceani del Triassico accadde qualcosa di simile: i gruppi sopravvissuti presero il controllo e da allora lo hanno mantenuto.

Il precedente riguarda anche i mari di oggi. Gli oceani stanno assorbendo gran parte del calore prodotto dal riscaldamento globale, perdono ossigeno e diventano più acidi a causa della CO₂. Le temperature previste per il 2100 restano inferiori agli 8-12 °C della crisi del Permiano-Triassico, però il cambiamento attuale si concentra in appena cento o duecento anni.

Negli scenari climatici peggiori, avverte Sperling, la Terra potrebbe avvicinarsi nel tempo a livelli di riscaldamento comparabili a quelli della Grande moria. I ricercatori studieranno ora altri animali marini per capire come caldo, ipossia e acidificazione agiscano insieme. Le conchiglie che oggi raccogliamo sulla sabbia arrivano anche da quella selezione lontanissima. Dopo 252 milioni di anni, il mare continua a portarci a riva i suoi vincitori.

Fonte: PNAS