A prima vista un brachiopode potrebbe essere scambiato per una vongola: due valve, vita sul fondo marino, alimentazione per filtrazione. Si tratta però di una creatura appartenente a una linea evolutiva del tutto distinta, che per centinaia di milioni di anni ha popolato gli oceani in numero straordinario.
Circa 252 milioni di anni fa tutto cambiò con l’evento estintivo più devastante mai registrato. Questo fenomeno, noto come Grande moria, spazzò via fino al 96% delle forme di vita marine e il 70% di quelle terrestri. A pagarne il prezzo più alto furono proprio i brachiopodi, insieme ai crinoidi (i gigli di mare) e ad altre creature sedentarie dei fondali. Molluschi, pesci, echinodermi e stelle marine se la cavarono decisamente meglio.
Da quel momento in poi, gli assetti marini mutarono radicalmente. Ecco perché oggi, passeggiando in spiaggia, troviamo soprattutto gusci di vongole e chiocciole marine, mentre i brachiopodi sono ormai una rarità. Una ricerca pubblicata su PNAS ha finalmente chiarito quale meccanismo abbia premiato certe specie condannandone altre. La chiave sta nella relazione tra calore, disponibilità di ossigeno e ritmo metabolico.
Quando l’oceano divenne irrespirabile
Verso la fine del Permiano, colossali eruzioni vulcaniche immisero nell’atmosfera enormi volumi di anidride carbonica e metano. Nel giro di alcune migliaia di anni, le temperature planetarie salirono di 8-12°C. Gli oceani si riscaldarono progressivamente, persero ossigeno e la loro acidità aumentò.
Per la fauna marina si trattò di un cocktail letale. L’acqua più calda trattiene meno ossigeno disciolto, mentre contemporaneamente l’innalzamento termico accelera i processi chimici interni agli organismi, aumentandone il fabbisogno energetico. In pratica, gli animali necessitavano di respirare di più proprio nel momento in cui l’ossigeno scarseggiava sempre più.
Già nel 2018 uno studio pubblicato su Science aveva indicato riscaldamento e carenza di ossigeno come fattori scatenanti principali. Tuttavia, quei dati fisiologici derivavano prevalentemente da pesci e crostacei attuali, animali studiati soprattutto per il loro interesse commerciale. Restavano privi di riscontri diretti proprio gli organismi più affini ai gruppi paleozoici maggiormente colpiti.
La nuova indagine ha finalmente riempito questo vuoto conoscitivo, esaminando sia specie della fauna antica sia i gruppi divenuti dominanti dopo il disastro. Gli studiosi hanno prelevato brachiopodi viventi dalle isole San Juan, nello stato di Washington, analizzandoli insieme ad altri organismi marini.
Attraverso camere di respirometria, strumenti in grado di rilevare il consumo di ossigeno al variare della temperatura dell’acqua, i ricercatori hanno raccolto dati sperimentali. Questi sono stati poi combinati con informazioni sulla distribuzione geografica delle specie e integrati in un modello matematico capace di simulare l’equilibrio tra ossigeno presente e richiesta metabolica.
Quando la lentezza metabolica si trasformò in svantaggio
I risultati hanno smentito parte delle previsioni iniziali. I brachiopodi dimostravano capacità sorprendenti di sopravvivere con livelli minimi di ossigeno, condizioni che avrebbero messo in seria difficoltà molte specie contemporanee. Questa resistenza però funzionava esclusivamente in acque fredde.
Non appena la temperatura saliva, il loro fabbisogno di ossigeno cresceva a ritmi ben più rapidi rispetto ad altri organismi. Quel metabolismo rallentato, perfetto per gli oceani stabili e freschi del Paleozoico, si trasformò in un ostacolo insormontabile. L’organismo richiedeva più ossigeno ma disponeva di strumenti poco efficienti per procurarselo.
Pesci, bivalvi, gasteropodi e ricci di mare partivano invece da un dispendio energetico maggiore fin dall’origine. Nuotare, cacciare prede, scavare nei sedimenti e procacciarsi cibo richiede energia considerevole. Proprio quello stile di vita più dinamico aveva stimolato lo sviluppo di muscolature, branchie e apparati capaci di gestire una respirazione più intensa durante le fasi di surriscaldamento.
Vongole, cozze e ostriche possiedono corpi carnosi e spesso un piede muscoloso utile per scavare o muoversi. I brachiopodi, al contrario, hanno pochissimo tessuto morbido. Non a caso Erik Sperling, tra i coordinatori della ricerca, ha scherzato sul fatto che prepariamo zuppe di vongole proprio perché nei brachiopodi rimane davvero poca polpa commestibile. Le simulazioni confermano che, durante la crisi permiana, gli spazi marini ancora vivibili per la fauna paleozoica si sarebbero ridotti a velocità sorprendente. La perdita stimata dal modello combacia perfettamente con le estinzioni documentate nei reperti fossili.
Il fenomeno definito ipossia temperatura-dipendente riesce quindi a spiegare l’ampiezza della Grande moria, come si distribuirono geograficamente le perdite e quale criterio selezionò i diversi gruppi animali. L’acidificazione aggravò ulteriormente la crisi, rendendo più arduo costruire gusci e strutture calcificate. Il colpo più duro derivò comunque dalla combinazione tra calore eccessivo e scarsità di ossigeno.
Il trionfo dei molluschi
Prima della catastrofe, i brachiopodi avevano regnato sui fondali marini per circa 280 milioni di anni, superando nettamente i bivalvi in numero. Oggi ne restano appena 400 specie sopravvissute. Al contrario, i bivalvi – vongole, cozze e ostriche comprese – contano tra le 10 mila e le 15 mila specie attuali. Circa metà dei molluschi riuscì a superare l’ecatombe. Insieme a pesci ed echinodermi, i sopravvissuti colonizzarono gli spazi lasciati vuoti, dando forma a ecosistemi marini molto più simili a quelli che conosciamo oggi.
Sperling accosta questo passaggio epocale alla scomparsa dei dinosauri, uccelli esclusi. Come i mammiferi conquistarono le nicchie ecologiche rimaste libere e mantennero quel predominio, negli oceani del Triassico accadde qualcosa di analogo: i gruppi sopravvissuti presero il controllo dell’ambiente marino e lo hanno conservato fino ai giorni nostri.
Questo precedente storico riguarda direttamente anche i mari contemporanei. Gli oceani odierni stanno assorbendo gran parte del calore generato dal riscaldamento globale, perdendo ossigeno e diventando progressivamente più acidi a causa dell’anidride carbonica in eccesso. Le proiezioni per il 2100 indicano incrementi termici inferiori rispetto agli 8-12°C della crisi Permiano-Triassico, ma il cambiamento attuale si sta concentrando in appena uno o due secoli.
Negli scenari climatici più pessimistici, avverte Sperling, il nostro pianeta potrebbe avvicinarsi nel tempo a livelli di riscaldamento paragonabili a quelli della Grande moria. I ricercatori intendono ora studiare altri organismi marini per comprendere come calore, ipossia e acidificazione interagiscano tra loro. Le conchiglie che raccogliamo oggi sulla sabbia derivano anche da quella selezione remotissima. A 252 milioni di anni di distanza, il mare continua a restituirci i suoi vincitori.
Fonte: PNAS