L'extinction massive de la fin du Permien il y a environ 252 millions d'années - le pire événement de ce type dans l'histoire de la Terre - a été liée à de vastes émissions volcaniques de gaz à effet de serre, une augmentation importante de la température, et la perte de presque toutes les espèces dans les océans et sur terre.

Maintenant, il semble que même les lacs et les rivières n'étaient pas des refuges. Une étude récente publiée par une équipe internationale de chercheurs comprenant le professeur et chef du département de géosciences Tracy Frank et le professeur Chris Fielding, tous deux nouvellement arrivés à UConn, a identifié une nouvelle cause d'extinction lors d'événements de réchauffement extrême :les proliférations microbiennes toxiques.

Dans un écosystème sain, les algues microscopiques et les cyanobactéries fournissent de l'oxygène aux animaux aquatiques en tant que déchet de leur photosynthèse. Mais quand leur nombre devient incontrôlable, ces microbes épuisent l'oxygène libre, et même libérer des toxines dans l'eau. En étudiant le fossile, sédiment, et des enregistrements chimiques de roches près de Sydney, Australie, les chercheurs ont découvert que plusieurs impulsions d'événements de floraison s'étaient produites peu de temps après les premiers grondements volcaniques de l'extinction de masse de la fin du Permien. Une fois les animaux qui se nourrissaient au fond, ou "détritivores, " ont été tués, il n'y avait plus personne pour contrôler les microbes. Les systèmes d'eau douce grouillaient alors d'algues et de bactéries, retarder le rétablissement des animaux pendant peut-être des millions d'années.

Frank et Fielding étudient les sédiments, et Frank explique leur contribution au travail, qui a été réalisée alors que les deux étaient à l'Université du Nebraska-Lincoln, était de glaner des détails sur les conditions de l'environnement, et la soupe toxique qui en résulte, des couches de sédiments.

"Nous essayons de comprendre dans quelles conditions vivaient ces plantes, par exemple s'agissait-il de dépôts lacustres par rapport aux dépôts fluviaux, " dit Frank. " Alors que pouvons-nous déterminer les détails sur la salinité et les températures des eaux, ces détails viennent de la géochimie."

Les trois principaux ingrédients de la soupe toxique sont les émissions accélérées de gaz à effet de serre, hautes températures, et des nutriments abondants. Les éruptions volcaniques ont fourni les deux premières, tandis que la déforestation soudaine a causé le troisième. Quand les arbres ont été détruits, les sols ont saigné dans les rivières et les lacs, fournissant tous les nutriments dont les microbes auraient besoin. Lorsque les chercheurs ont comparé les archives fossiles de différentes extinctions de masse liées au réchauffement, l'équipe a trouvé des archives fossiles extrêmement similaires. Cela implique des proliférations microbiennes mortelles en tant que récidivistes des extinctions d'eau douce lors d'événements de réchauffement extrême.

Aujourd'hui, les humains ont suivi cette recette, et les proliférations microbiennes d'eau douce sont en augmentation, illustrant à quel point les géosciences sont importantes pour comprendre le passé d'une manière qui offre un contexte crucial pour comprendre les changements climatiques contemporains.

« Nous constatons de plus en plus de proliférations d'algues toxiques dans les lacs et dans les environnements marins peu profonds qui sont liées à l'augmentation de la température et aux changements dans les communautés végétales qui entraînent une augmentation des apports en nutriments aux environnements d'eau douce, " dit Frank. " Alors, beaucoup de parallèles avec aujourd'hui. Le volcanisme était une source de CO 2 dans le passé mais nous savons que le taux de CO 2 l'apport qui a été vu à l'époque était similaire au taux de CO 2 augmentations que nous observons aujourd'hui en raison des effets anthropiques.

"Nous pouvons avoir une idée de combien le climat a changé dans le passé, quels sont les extrêmes, à quelle vitesse ça peut changer, quelles sont les causes du changement climatique et cela nous donne une belle toile de fond pour comprendre ce qui se passe aujourd'hui."

Selon le rapport de cette année du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), l'influence de l'homme sur le changement climatique est « sans équivoque, " créant des conditions qui favorisent la propagation de ces microbes aimant la chaleur. En combinaison avec un afflux de nutriments provenant de la pollution de l'eau, principalement de l'agriculture et de la déforestation, cela a conduit à une forte augmentation des efflorescences toxiques. Les résultats :mortalité massive de poissons, effets graves sur la santé humaine et animale, et un coût annuel mesurable en milliards de dollars.

"La fin du Permien est l'un des meilleurs endroits pour chercher des parallèles avec ce qui se passe maintenant, " dit Fielding.

"L'autre grand parallèle est que l'augmentation de la température à la fin du Permien a coïncidé avec une augmentation massive des incendies de forêt. L'une des choses qui ont détruit des écosystèmes entiers était le feu, et nous voyons cela en ce moment dans des endroits comme la Californie. On se demande quelles sont les conséquences à plus long terme d'événements comme celui-là alors qu'ils deviennent de plus en plus répandus."

Ce sont des symptômes clairs d'un écosystème déséquilibré, et la présente étude indique que les impacts des événements de bloom peuvent se répercuter sur une période extrêmement longue. Cependant, contrairement aux espèces qui ont subi les extinctions massives du passé, nous avons la possibilité de prévenir ces proliférations toxiques en gardant nos cours d'eau propres et en réduisant nos émissions de gaz à effet de serre.

"Ce qui fait peur, c'est que nous avons l'habitude de penser en termes d'échelles de temps, peut-être des dizaines d'années, si nous devenons vraiment aventureux. L'extinction massive de la fin du Permien a mis quatre millions d'années à se remettre. C'est dégrisant, " dit Fielding.