Massutrotningen i slutet av Perm för ungefär 252 miljoner år sedan – den värsta sådan händelsen i jordens historia – har kopplats till enorma vulkaniska utsläpp av växthusgaser, en kraftig temperaturökning, och förlusten av nästan alla arter i haven och på land.

Nu, det verkar som om inte ens sjöarna och floderna var några säkra tillflyktsorter. En nyligen publicerad studie publicerad av ett internationellt team av forskare inklusive professor och chef för institutionen för geovetenskaper Tracy Frank och professor Chris Fielding, båda nyligen anlände till UConn, har identifierat en ny orsak till utrotning under extrema uppvärmningshändelser:giftiga mikrobiella blomningar.

I ett hälsosamt ekosystem, mikroskopiska alger och cyanobakterier ger syre till vattenlevande djur som en avfallsprodukt från deras fotosyntes. Men när deras siffror kommer utom kontroll, dessa mikrober tömmer fritt syre, och till och med släpper ut gifter i vattnet. Genom att studera fossilet, sediment, och kemiska register över stenar nära Sydney, Australien, forskarna upptäckte att flera pulser av blomningshändelser hade inträffat strax efter det första vulkaniska mullret av massutrotningen i slutet av Perm. En gång bottenmatardjuren, eller "detritivorer, "mördades, det fanns ingen kvar för att hålla mikroberna i schack. Sötvattensystemen sydde sedan av alger och bakterier, försenar återhämtningen av djur i kanske miljoner år.

Frank och Fielding studerar sediment, och Frank förklarar deras bidrag till arbetet, som framfördes medan båda var vid University of Nebraska–Lincoln, var i att plocka fram detaljer om miljöns förhållanden, och den resulterande giftiga soppan, från sedimentlagren.

"Vi försöker förstå vilka förhållanden dessa växter levde under, var det till exempel sjöavlagringar kontra flodavlagringar, " säger Frank. "Vad kan vi sedan bestämma detaljer om vattnets salthalt och temperaturer, dessa detaljer kommer från geokemin."

De tre huvudingredienserna för den giftiga soppan är accelererade växthusgasutsläpp, höga temperaturer, och rikligt med näringsämnen. Vulkanutbrotten gav de två första, medan plötslig avskogning orsakade den tredje. När träden utplånades, jordarna blödde ut i floder och sjöar, tillhandahålla alla de näringsämnen som mikroberna skulle behöva. När forskarna jämförde fossilregistren över olika uppvärmningsrelaterade massutrotningar, teamet hittade extremt liknande fossilregister. Detta implicerar dödliga mikrobiella blomningar som återkommande brottslingar av sötvattensutrotning under extrema uppvärmningshändelser.

I dag, människor har följt detta recept, och sötvattensmikrobiella blomningar har ökat, illustrerar hur viktig geovetenskaperna är för att förstå det förflutna på sätt som erbjuder avgörande sammanhang för att förstå samtida klimatförändringar.

"Vi ser fler och fler giftiga algblomningar i sjöar och i grunda marina miljöer som är relaterade till temperaturökningar och förändringar i växtsamhällen som leder till ökade näringstillskott till sötvattenmiljöer, " säger Frank. "Så, många paralleller till idag. Vulkanismen var en källa till CO ₂ tidigare men vi vet att andelen CO ₂ input som sågs då liknade graden av CO ₂ ökningar vi ser idag på grund av antropogena effekter.

"Vi kan få en känsla av hur mycket klimatet har förändrats tidigare, vilka ytterligheterna är, hur snabbt det kan förändras, vad som är orsakerna till klimatförändringarna och det ger oss en bra bakgrund för att förstå vad som händer idag."

Enligt årets rapport från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), människors inflytande på det förändrade klimatet är "otvetydigt, " skapa förutsättningar som gynnar spridningen av dessa värmeälskande mikrober. I kombination med ett tillflöde av näringsämnen från vattenföroreningar, mestadels från jordbruk och avskogning, detta har lett till en kraftig ökning av giftiga blomningar. Resultaten:massdöd av fisk, allvarliga hälsoeffekter för människor och boskap, och en årlig kostnad mätbar i miljarder dollar.

"The end-Permian är en av de bästa platserna att leta efter paralleller med vad som händer nu, säger Fielding.

"Den andra stora parallellen är att temperaturökningen i slutet av permperioden sammanföll med massiva ökningar av skogsbränder. En av de saker som förstörde hela ekosystem var brand, och vi ser det just nu på platser som Kalifornien. Man undrar vad de långsiktiga konsekvenserna av sådana händelser när de blir mer och mer utbredda."

Detta är tydliga symptom på ett obalanserat ekosystem, och den aktuella studien indikerar att effekterna av blomningshändelser kan eka under extremt lång tid. Dock, till skillnad från de arter som drabbades av massutrotningar från det förflutna, vi har möjlighet att förhindra dessa giftiga blomningar genom att hålla våra vattendrag rena och begränsa våra utsläpp av växthusgaser.

"Det läskiga är att vi är vana vid att tänka i termer av tidsskalor av år, kanske tiotals år, om vi blir riktigt äventyrliga. Massutrotningen i slutet av Perm tog fyra miljoner år att återhämta sig från. Det är nykter, säger Fielding.