Extinção em massa Permiano–Triássico: como a perda das florestas tropicais prolongou o Great Dying

Há cerca de 252 milhões de anos, a Terra viu desaparecer praticamente toda a vida que então existia.

Este episódio, conhecido como a extinção em massa Permiano–Triássico - ou o Great Dying - foi o mais devastador dos cinco eventos de extinção em massa reconhecidos nos últimos 539 milhões de anos da história do planeta.

Até 94% das espécies marinhas e 70% das famílias de vertebrados terrestres foram eliminadas. Também as florestas tropicais - que, tal como hoje, funcionavam como importantes sumidouros de carbono e ajudavam a regular a temperatura global - sofreram quebras profundas.

Há muito que os cientistas concordam que o gatilho foi uma subida abrupta de gases com efeito de estufa, que levou a um aquecimento intenso e rápido da Terra. O que se mantinha sem explicação era o motivo de estas condições extremamente quentes terem persistido durante milhões de anos.

O nosso novo artigo, publicado hoje na Nature Communications, apresenta uma resposta. A redução drástica das florestas tropicais prendeu o planeta num estado de estufa, confirmando a suspeita de que, quando o clima ultrapassa certos "pontos de viragem", pode seguir-se um colapso ecológico verdadeiramente catastrófico.

Uma erupção gigantesca

O desencadeador da extinção em massa Permiano–Triássico foi a extrusão de enormes volumes de rocha fundida na região que hoje corresponde à Sibéria, conhecida como os Traps Siberianos. Esse magma irrompeu num depósito sedimentar rico em matéria orgânica.

A temperatura do material fundido era suficiente para derreter as rochas circundantes e libertar quantidades massivas de dióxido de carbono para a atmosfera terrestre, num intervalo que pode ter sido tão curto como 50,000 anos, embora possivelmente tenha chegado a 500,000 anos.

A rápida acumulação de dióxido de carbono na atmosfera e o consequente aumento de temperatura são considerados o principal mecanismo de mortalidade para grande parte da vida nessa altura.

Em terra, estima-se que as temperaturas à superfície tenham subido entre 6°C e 10°C - demasiado depressa para que muitas formas de vida conseguissem evoluir e adaptar-se. Noutros episódios eruptivos comparáveis, o sistema climático tende a regressar ao estado anterior num período entre 100,000 e um milhão de anos.

Desta vez, porém, as condições de "super estufa" - com temperaturas médias à superfície no equador acima de 34°C (cerca de 8°C mais quentes do que a média equatorial actual) - prolongaram-se por aproximadamente cinco milhões de anos. Foi isso que procurámos explicar no nosso estudo.

As florestas colapsam

Analisámos o registo fóssil de uma grande diversidade de biomas de plantas terrestres, incluindo ambientes áridos, tropicais, subtropicais, temperados e de matos. Avaliámos de que forma esses biomas se transformaram desde imediatamente antes do evento de extinção em massa até cerca de oito milhões de anos depois.

Partimos da hipótese de que a Terra aqueceu depressa demais, provocando a morte da vegetação de baixas a médias latitudes, em particular das florestas pluviais. Como consequência, a eficiência do ciclo do carbono orgânico caiu drasticamente logo após as erupções vulcânicas.

As plantas, por não conseguirem simplesmente levantar-se e mudar-se, foram especialmente vulneráveis às alterações das condições ambientais.

Antes do evento, existiam em torno do equador numerosas turfeiras, bem como florestas tropicais e subtropicais, que absorviam carbono.

No entanto, quando reconstruímos a distribuição dos fósseis de plantas - a partir de trabalho de campo, registos e bases de dados relativos ao período - verificámos que esses biomas desapareceram por completo dos continentes tropicais. O resultado foi uma "lacuna do carvão" no registo geológico, com duração de vários milhões de anos.

No lugar das florestas, passaram a dominar pequenos licófitos, com apenas dois a 20 centímetros de altura.

Alguns refúgios com plantas de maior porte persistiram mais perto dos pólos, em zonas costeiras e em regiões ligeiramente montanhosas, onde a temperatura era um pouco mais baixa. Ao fim de cerca de cinco milhões de anos, essas plantas tinham, em grande medida, recolonizado a Terra. Ainda assim, estes tipos de vegetação eram menos eficientes a fixar carbono no ciclo do carbono orgânico.

De certa forma, isto é comparável a imaginar o impacto de substituir, hoje, todas as florestas tropicais por formações de mallee-scrub e pela flora de spinifex que poderíamos esperar encontrar no interior árido australiano.

Por fim, as florestas regressam

Com base em evidência actual, estimámos a taxa a que as plantas removem dióxido de carbono atmosférico e o armazenam como matéria orgânica em cada biome (ou a sua "produtividade primária líquida") sugerido pelo registo fóssil.

De seguida, recorremos a um modelo do ciclo do carbono desenvolvido recentemente, chamado SCION, para testar numericamente a nossa hipótese. Ao examinar os resultados do modelo, constatámos que o aumento inicial de temperatura associado aos Traps Siberianos se manteve por cinco a seis milhões de anos após o evento, devido à redução da produtividade primária líquida.

Só quando as plantas se voltaram a estabelecer e o ciclo do carbono orgânico foi reactivado é que a Terra começou, lentamente, a sair das condições de super estufa.

Manter um equilíbrio climático

É sempre complexo traçar paralelos entre as alterações climáticas do passado, visíveis no registo geológico, e aquilo que vivemos hoje. A razão é que, no passado, a magnitude das mudanças é normalmente avaliada em escalas de dezenas a centenas de milhares de anos, enquanto actualmente estamos a assistir a alterações ao longo de décadas a séculos.

Ainda assim, uma implicação central do nosso trabalho é que a vida na Terra, embora resiliente, não consegue responder a mudanças enormes em escalas de tempo curtas sem reconfigurações drásticas da paisagem biótica.

No caso da extinção em massa Permiano–Triássico, as plantas não conseguiram reagir num intervalo tão rápido como 1,000 a 10,000 anos. Isso acabou por conduzir a um grande evento de extinção.

No conjunto, os nossos resultados reforçam a importância dos biomas e ambientes de plantas tropicais e subtropicais para a manutenção de um equilíbrio climático. E mostram, por sua vez, como a perda desses biomas pode contribuir para mais aquecimento - funcionando como um "ponto de viragem" climático devastador.

Zhen Xu foi a autora principal do estudo, realizado no âmbito do seu doutoramento.

Andrew Merdith, bolseiro DECRA, School of Earth Sciences, University of Adelaide; Benjamin J. W. Mills, Professor of Earth System Evolution, University of Leeds, e Zhen Xu, Research fellow, School of Earth and Environment, University of Leeds

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.