Studi Ungkap Rahasia Hewan Laut Lolos dari Kepunahan Massal

Menurut para peneliti, studi tersebut juga memiliki peran penting untuk masa kini. Kondisi laut sebelum kepunahan mencerminkan laut yang dingin dan penuh oksigen yang ada selama jutaan tahun sebelum aktivitas manusia secara cepat mengganti iklim Bumi melalui emisi bahan bakar fosil.

“Penelitian ini menjadi pukulan terakhir untuk teori-teori tentang penyebab kepunahan massal Permian-Triassic,” ujar Sperling, penulis senior dalam studi ini sekaligus profesor madya di bidang Ilmu Bumi dan Planet di Stanford Doerr School of Sustainability.

“Kepunahan massal terbesar sepanjang sejarah bermula dari dunia yang sangat mirip dengan dunia yang kita hidupi saat ini, dengan lautan yang masih relatif dingin dan kaya oksigen, lalu terjadi pelepasan karbon dioksida dalam jumlah sangat besar ke dalam sistem Bumi. Memahami bagaimana Bumi dan biota di Bumi bereaksi pada masa itu dapat memberi kita gambaran tentang apa yang akan terjadi di masa depan.”

Metabolisme mencakup seluruh proses kimia yang memungkinkan organisme hidup menghasilkan energi dan tetap bertahan hidup. 

Selama era Paleozoikum, yang berakhir dengan bencana besar itu, banyak hewan laut yang bergerak lambat dan hidup di dasar laut. Mereka termasuk brakiopoda, crinoid (lili laut, berkerabat dengan bintang laut), dan beberapa karang serta anemon laut.

Hewan laut yang kemudian berkembang pesat umumnya jauh lebih aktif. Ikan, siput yang bergerak, bulu babi, dan moluska bivalvia seperti kerang, tiram, dan kerang hijau semuanya membutuhkan metabolisme yang lebih cepat untuk mendukung pergerakan mera dan, dalam banyak kasus, gaya hidup predator.

Jika dibandingkan dengan brakiopoda, bivalvia memiliki kebutuhan energi yang lebih besar karena tubuhnya yang besar dan “kaki” berotot yang memungkinkan mereka untuk menggali dan merayap.

“Itulah mengapa kita makan sup kerang dan bukan sup brakiopoda,” kata sterling. “Brakiopoda hampir tidak memiliki daging sama sekali.

Sebelum kepunahan terjadi, jumlah brakiopoda lebih banyak dibanding bivalvia. Kini, hanya tersisa 400 spesies brakiopoda yang masih ada, sementara masih ada 10,000-15,000 spesies bivalvia yang masih hidup.

Sterling pun membandingkan perubahan dramatis dari ekologi ini dengan kepunahan dinosaurus non-burung 65 juta tahun yang lalu, “di mana mamalia mengambil alih dan tidak pernah menyerahkan kembali ceruk ekologis itu kepada reptil.”

Penelitian ini memperluas temuan studi di tahun 2018 milik Princeton dan Stanford yang menyimpulkan bahwa pemanasan laut dan berkurangnya kadar oksigen kemungkinan besar menjadi penyebab bencana kepunahan tersebut.

Namun, penelitian sebelumnya itu sebagian besar mengandalkan data fisiologis yang dikumpulkan dari spesies laut modern, terutama ikan dan krustasea yang penting secara ekonomi. Hal ini menyebabkan celah yang besar dalam pengetahuan tentang hewan-hewan yang sebenarnya paling parah terdampak.

“Dalam penelitian terbaru kami, kami mengisi celah ini mengenai fisiologi fauna masa Paleozoikum untuk melihat apakah kami dapat menjelaskan lebih dari biogeografi kepunahan tersebut, yaitu selektivitas taksonomi dari kepunahan itu,” ucap Sperling.

Untuk mengisi celah itu, tim melakukan penelitian lapangan selama  bertahun-tahun, termasuk mengumpulkan brakiopoda hidup di Kepulauan San Juan, negara bagian Washington, tempat yang banyak memiliki brakiopoda. Para peneliti pun mengumpulkan berbagai macam hewan laut yang mewakili ekosistem laut pada masa lalu dan masa kini.

Di tempat lapangan dan lab Stanford, para ilmuwan mengukur seberapa banyak oksigen yang diperlukan setiap organisme pada suhu air yang berbeda-beda.

Semakin tinggi suhu air, aktivitas metabolisme pun semakin cepat, sehingga kebutuhan oksigen meningkat.

Hasil eksperimen tersebut menunjukkan bahwa para hewan zaman Paleozoikum bisa bertahan hidup dalam kondisi oksigen yang lebih rendah dibanding banyak spesies modern. Namun, begitu suhu naik, metabolisme mereka yang lambat tak lagi dapat mengimbangi perubahan itu.

Ini menyebabkan kebutuhan oksigen mereka meningkat jauh lebih cepat dibanding kebutuhan oksigen hewan laut modern.

Menurut para peneliti, perbedaan struktur tubuh juga memengaruhi hasil. Spesies modern yang lebih aktif membutuhkan banyak oksigen dalam kondisi normal, tapi mereka juga memiliki otot dan insang yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan oksigen yang meningkat selama pemanasan.

Sterling mengatakan bahwa, “Pemanasan dan oksigen adalah kunci utama.”

Di sisi lain, penelitian yang sudah ada mengidentifikasi pengasaman laut, yang disebabkan oleh karbon dioksida yang membuat air laut lebih asam, sebagai faktor stres lainnya karena hal itu mempersulit pembuatan cangkang.

Sterling juga berkata bahwa temuan baru mereka menunjukkan bahwa pengasaman kemungkinan berkontribusi terhadap bencana besar tersebut. Namun, dampaknya jauh lebih kecil dibandingkan dengan pemanasan dan berkurangnya kadar oksigen.

Tim Stanford berencana untuk memperluas penelitian mereka ke kelompok-kelompok hewan laut lainnya. In ditujukan untuk memahami lebih baik bagaimana pemanasan, kurangnya kadar oksigen, dan pengasaman saling berinteraksi. Terutama, karena ketiga hal ini semakin parah di lautan masa kini.

Para ilmuwan memperingati bahwa sejarah bisa terulang lagi jika spesies laut saat ini menghadapi perairan yang semakin hangat dan minim oksigen.

“Kabar buruknya, kita sedang menuju tingkat pemanasan yang setara dengan periode kuno tersebut,” ucap Sterling.

Suhu meningkat 8-12 derajat Celsius selama ribuan tahun hingga menyebabkan bencana itu. Kini, hanya dalam waktu 100-200 tahun, suhu diperkirakan akan mencapai 1,5-4 derajat Celsius lebih hangat dibanding masa pra-industri di tahun 2100.

“Namun, kabar baiknya adalah kita masih berada pada titik di mana kita dapat mengubah keadaan dan melakukan sesuatu untuk mengatasinya.”

Penelitian ini didanai oleh National Foundation AS, NASA, the Palaeontological Association, dan the Stanford Woods Institute for the Environment.