הישרדות בצד הגבול האוקסיד-רדוקסי במהלך ההכחדה ההמונית בפרמיאן–טריאס

חיים שמתנגבים על הקצה

לפני כ־252 מיליון שנה חוותה כדור הארץ את האירוע ההכחתי החמור ביותר המוכר לנו: ההכחדה ההמונית בסוף הפרמיאן, כאשר כיממה מתשעה מין ימיים נעלמו. המחקר שואל שאלה שמצטיירת כפשוטה אך יש לה השלכות רחבות על אופן הישרדות החיים בעת קטסטרופה: כאשר רוב מעמקי הים הפכו למחוסרי חמצן, האם נותרו כיסים של מים ניתנים לנשימה שבהם חיים ימיים יכלו להימלט? באמצעות בחינת שכבות סלע מימים טרופיים קדומים במה שנמצא כיום במרכז איראן, המחברים חוקרים כיצד אזורים ימיים רדודים מסוימים ייתכן ונהגו כמקלטים אחרונים בזמן משבר עולמי.

תקופה קטלנית בתולדות כדור הארץ

המשבר בסוף הפרמיאן הוסע על ידי פעילות געשית עזה, במיוחד בסיביר, ששחררה כמויות עצומות של גזי חממה. האקלים התחמם במהירות; מי השטח באוקיינוסים הטרופיים עלו לטמפרטורות שהיו קטלניות עבור מינים רבים. ההתחממות קידמה השכבה של המים, שהפרידה בין פני השטח לשכבות העמוקות ועודדה אובדן נרחב של חמצן במעמקים. חוקרים רבים תארו זאת כ"אוקיינוס מת" כמעט עולמי, אך דגמי מחשב וחלק מהעדויות המאובנות מצביעים על תמונה מפוצלת יותר, עם אזורים מסוימים — וכמה עומקי מים — שנשארו ניתנים למחייה.

קריאת הסלעים של מדף טרופי עתיק

כדי לבדוק רעיון זה התמקדה הקבוצה בשני מדורי סלע, אבאדה ובאג'וק, שנוצרו על מדף טרופי רחב לאורך שפת אוקיינוס תטיס, סמוך לקו המשווה. אתרים אלה מיוחדים כיוון שהמשקעים שלהם נצברו באופן רציף לאורך מרווח ההכחדה, ושמרו תיעוד מפורט במקום תיעוד מפורר. הסלעים כוללים שיש עשיר במאובנים מהפרמיאן המאוחר, מבנים סחוסיים מוזרים של שיש שנבנו על ידי קהילות מיקרוביאליות, ושכבות דקיקות של שיש ושחורות שברצות מהמיאין הטריאסי המוקדם. על ידי שילוב תצפיות שדה, תכולת מאובנים ומדידות של אלמנטים וכרומוזי־איזוטופים רבים, השחזר החוקרים כיצד השתנו החמצן והמזון בימים הקדומים האלה לאורך הזמן.

רמזים כימיים למים נשימים נסתרות

אלמנטים מסוימים בסלעים מתפקדים כמעקבים אחר תנאי מים קדומים. רמות נמוכות מאוד של אורניום ומוליבדניום, לצד יחס גבוה של תוריום לאורניום, מצביעות על מי ים מחומצנים היטב בתקופה הפרמיאנית המאוחרת באתרים אלה. אותה תבנית נמשכת מעבר לסף ההכחדה ובדרגות השיש המיקרוביאלי והשחורות, מה שמרמז כי עמודת המים הרדודה מעל קרקעית הים נשארה בדרך כלל מחומצנת גם כאשר רוב מעמקי האוקיינוס הגלובלי איבדו חמצן. בינתיים, אלמנטים הקשורים בפוריות ביולוגית, כגון ניקל, אבץ ופוספורוס, יורדים בחדות לפני שיא ההכחדה המרכזי. זה מציע שהפוריות המקומית — ולכן כמות החומר האורגני הרקוב שצורך חמצן — פחתה, וסייעה לכך שהמים יישארו ניתנים לנשימה למרות הלחץ הסביבתי הגלובלי.

גבול בלתי נראה שנע

אחד האיתותים המעניינים ביותר מגיע ממנגן, יסוד שמתנהג אחרת במים עשירים בחמצן לעומת מים דלי־חמצן. הסלעים מראים זינוקים חזקים בתכולת המנגן ממש סביב מרווח ההכחדה בשני הסעיפים. תבנית זו מתאימה לתרחיש שבו מנגן מומס במים עמוקים חסרי חמצן עלה מעלה עד שפגש מים מחומצנים בקרקעית, שם הוא התמצק לחלקיקים שישקעו. העשירים הללו מרמזים כי הגבול הבלתי נראה בין שכבות דלות־חמצן לעשירות־חמצן נדד מעלה ומטה שוב ושוב, לפעמים חדר למדף הרדוד אך מעולם לא התייצב שם באופן קבוע. במילים אחרות, מדף התטיס המרכזי ישב על קצה גבול רדוקס נודד — חזית דינמית בין תנאים קטלניים לתנאים שרודים.

מפעלי חמצן זעירים וימים סוערים

המחקר בוחן גם כיצד סופק החמצן למקלטים העדינים הללו. שתי מקורות עיקריים סבירים: מיזוג ישיר עם האטמוספירה, במיוחד במים רדודים שעליהם גלים, וייצור מקומי של חמצן על ידי מיקרו־אורגניזמים פוטוסינתטיים שבונים את מבני המיקרובייליטים. מאובנים ומרקמים בתוך הסלעים מראים בעלי־חיים מגוונים בני קרקעית שחיו בין ובתוך הגבעות המיקרוביאליות, מה שמרמז שלפחות חלונות קצרים של תנאים מסבירים התקיימו. עם זאת, שטחי מיקרוביאל מודרניים בדרך כלל מחמצנים רק שכבה דקה מאוד של המים הסובבים, ולכן המחברים טוענים שהחלפה עם האוויר הימית, בסיוע רוח וגלים, שיחקה כנראה תפקיד משמעותי לצד הפעילות המיקרוביאלית.

מה משמעות הדבר לחיים תחת לחץ

כאשר משלבים את כל הראיות, מתברר שגם במהלך ההכחדה הימית הגדולה ביותר של כדור הארץ, מקומות מדפים טרופיים רדודים מסוימים נותרו ברובם מחומצנים, אף על פי שנמצאו תחת איום חוזר של חדירות מים עמוקים דלי־חמצן. פוריות נמוכה שמרה על דרישת חמצן נמוכה, בעוד מיזוג עם האטמוספירה ופוטוסינתזה מקומית סיפקו חמצן למי השטח. אזורים אלה העניקו מקלטים נדירים לאורגניזמים התלויים בחמצן, גם כשהגבולות המשתנים במהירות והלחץ הכימי פגעו קשות במגוון הביולוגי. העבודה מדגישה שהכחדות המוניות בעבר לא יצרו אוקיינוסים מתים אחידים; במקום זאת הן יצרו טלאים של עומקים עוינים ומקלטים שבירים — דפוס שעשוי להיות מכריע להבנת תגובת החיים לשינוי סביבתי קיצוני היום.

ציטוט: Bagherpour, B., Ardakani, O.H., Herwartz, D. et al. Habitability at the edge of the redox boundary during the Permian–Triassic mass extinction. Sci Rep 16, 12469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47893-w

מילות מפתח: הכחדת הפרמיאן־טריאס, חמצן באוקיינוס, אוקיינוס תטיס, מקלטים ימיים רדודים, הכחדה המונית