Когда на Земле погибла почти вся жизнь
|
В определенный момент истории почти все виды на земле и на море исчезли. Теперь мы знаем почему. Массовое пермское вымирание, неформально именуемое Великим вымиранием (The Great Dying), считается одним из самых масштабных геологических явлений в истории жизни на Земле. За относительно короткий период времени порядка 70% позвоночных, живущих на суше, и около 90% морских видов исчезли с лица земли. Массовое пермское вымирание, если уж сказать честно, просто стало крупнейшей земной катастрофой. Ведь Земля для нас — это прежде всего и жизнь. |
Еще десять лет назад не было доподлинно известно, какой курок спустил эту самую из смертоносных катастроф 252 миллиона лет назад. Причина была окутана покровом тайны, ученые предлагали десятки теорий. |
И вот, совсем недавно, прогресс в технологии датирования и поиска геологических свидетельств предоставил точное указание. Большинство земных ученых сошлись в том, что величайшее из вымираний «большой пятерки» было вызвано миллионом лет вулканической активности. |
Но решена ли эта загадка? Не совсем. |
Да, где-то 5 миллионов кубических километров лавы вышло наружу где-то на месте современной северо-западной Сибири — достаточно, чтобы покрыть поверхность Земли в глубину на 10 метров — и произошло это незадолго до начала массового вымирания. Это вызвало высвобождение огромных объемов парниковых газов, которые подкрепили глобальное потепление и серьезно разрушили систему жизнеобеспечения Земли. |
Тем не менее точные детали о том, как именно это привело к вымиранию такого большого числа жизнеформ, остаются предметом ожесточенных научных дискуссий. |
И это не просто академический интерес. Это катастрофическое событие сыграло важную роль в формировании флоры и фауны, которые мы видим сегодня. Кроме того, есть четкие параллели между экологическими изменениями, которые происходили тогда и наблюдаются сегодня. Некоторые говорят, что повышение осведомленности нашего вида о временах, когда жизнь почти прекратила свое существование, поможет нам обеспечить собственное выживание в длительной перспективе. |
В 1980 году Луис и Уолтер Альварес, отец и сын из Калифорнийского университета в Беркли, предоставили новое и убедительное доказательство того, что самое известное из массовых вымираний — то, которое произошло с динозаврами 66 миллионов лет назад — было результатом падения массивного астероида. И породили волну интереса к причинам других массовых вымираний, включая крупнейшее конца пермского периода. |
Тогда у западных «охотников за вымираниями» было меньше свидетельств, к которым можно было получить доступ, потому что расположены они были в Китае и России, не самых открытых странах. Но это не помешало им предлагать различные теории. |
Некоторые указали на побочные эффекты образования суперконтинента Пангея, вроде понижения глубины морской среды обитания, где проживало большинство морских видов. Другие указывали на резкое падение кислорода в образцах пород конца пермия и падение уровней моря — обе этих причины могли бы объяснить, почему морским видам пришлось так паршиво. |
Другие же предположили массивный выброс метана с морского дна. Был еще вариант, что интенсивный вулканизм, который оставил так много вулканической породы в Сибири, был особым фактором. Каждый последующий поток лавы распространялся на предыдущем, порождая серию ступенчатых холмов. Они получили название сибирских трапп — от шведского «траппа», то есть шаги. |
«Тогда считалось, что массовое вымирание конца пермия растянулось на несколько миллионов лет», говорит Пол Виньял, геолог из Университета Лидса, опубликовавший книгу о массовых вымираниях ‘The Worst of Times’ в сентябре 2015 года. |
После сбора образцов в Доломитовых Альпах, Италия, Виньял и Энтони Халлам из Университета Бирмингема заключили в статье, опубликованной в 1992 году, что вымирание на самом деле продлилось десятки или тысячи лет. |
Эти короткие временные рамки заставили многих отправиться на поиски короткой, но острой катастрофы, которая могла бы объяснить вымирание — к примеру, падения астероида. |
В пользу этой идеи некоторые ученые указывают на редкие зерна шокового кварца в Австралии — песчинки, которые оказались на месте предположительного удара и были подвергнуты сильному физическому воздействию в этом процессе. Другие ученые, работающие в Антарктиде, обнаружили гелий и аргон с изотопным соотношением, похожим на то, которым обладали богатые углеродом метеориты в ранней солнечной системе. |
Но никакого ударного кратера не нашли, и все заглохло. |
«У нас просто нет геологических свидетельств удара или любого другого крупного события, которое могло бы привести к вымиранию таких масштабов, кроме сибирских трапп», — говорит Джонатан Пейн, геолог, специалист по массовым вымираниям из Стэнфордского университета в Калифорнии, США. |
По мере того, как улучшались методы датирования и собирались образцы, вулканизм постепенно стал главным виновником — в частности, после того как ученые заключили, что сибирские траппы сформировались порядка миллиона лет назад, а не 10-50 миллионов лет, как считалось ранее. |
Последствия сибирских трапп были ужасающими. Самые большие последствия наблюдались в океанах, в частности на морском дне. |
Многие группы исчезли совершенно, включая и одну из самых ранних групп членистоногих — трилобитов — и примитивные ругозы, кораллы, бластоиды, родственники современных морских ежей и морских звезд. Другие, вроде брахиопод, мшанок, кальмароподобных аммонитов и морских лилий, потеряли большую часть своих видов. |
Плавающим повезло немного больше: рыбы-акантоды и плакодермы вымерли, но много других рыб и угреобразных конодонтов остались практически нетронутыми. |
Наземные организмы тоже пострадали. Множество основных групп было уничтожено, включая горгонопсов, саблезубых доминирующих хищников того времени и громоздких травоядных парейазавров. |
По словам Дмитрия Щербакова из Палеонтологического института в Москве, около 40% семей насекомых конца пермия было уничтожено. Многие экваториальные группы, вроде тараканов и цикад, двинулись на север по мере роста температуры. |
Что касается растений, лесные виды практически исчезли. |
Много групп доминирующих голосеменных пришли в упадок. Уголь не производился порядка 10 миллионов лет, что указывает на исчезновение торфообразующих растений. Еще одним признаком однозначного смертельного разрушения растений является «грибной скачок» — огромное увеличение числа окаменевших грибковых спор. |
«Это интерпретируется как результат взрыва грибов, живущих на мертвых или умирающих деревьях, — говорит Барри Ломакс из Университета Ноттингема в Великобритании. — Такого мы не видели ни на одной другой геологической границе». |
Точный анализ того, что умерло и когда умерло, таким образом, предлагает ряд лучших подсказок, которые объяснят, как сибирские траппы могли оказать такое большое влияние. |
Когда Виньял и коллеги из Китайского университета земных наук в Ухане подробно изучили образцы, показавшие судьбы 537 морских видов в Китае, они обнаружили, что 92 процента их было уничтожено. Также они обнаружили, что вымирание проходило в два этапа, разделенных между собой 180 000 лет. |
Первое из них было особенно смертельным для мелководных жителей вроде кораллов, живущих на дне микроскопических животных фузулинид и планктона радиолярии. Вымирания второй волны происходили в глубинах океана. |
Новые виды развивались довольно быстро после первой волны, но восстановление проходило гораздо медленнее после второй — по всей видимости, из-за долгосрочных причин, которые подорвали глубокую основу многих экосистем. Другие доказательства, полученные с растительных остатков, восстановленных в Гренландии и Антарктиде, поддерживают идею двойного массового вымирания. |
Что же такое было в сибирском вулканизме, что вызвало так много разрушений для жизни в разных ее пермских проявлениях? |
Вместе с лавой наружу вышли огромные объемы парниковых и прочих вредных газов. Они включали огромные объемы углекислого газа и диоксида серы, которые привели к росту температур. |
Нагрев океанов уменьшил их способность удерживать кислород, и потоки, которые обычно приносили кислород в глубины, могли замедлиться или остановиться. Недостаток кислорода, как считают, был основной причиной морского вымирания — это показали образцы пород на границе между двумя геологическими периодами в разных местах по всему миру. |
«Почти все осадочные породы, на которые мы смотрели, перешли от богатых кислородом и жизнью к бедных кислородом и жизнью, — говорит Майк Бентон, палеонтолог из Бристольского университета. — Эта линия абсолютна, как лезвие ножа, и четко видна». |
Некоторые подчеркивают, что по мере увеличения уровня углекислого газа в атмосфере, его уровень повышался также и в океанах, вода становилась более кислотной и меньше способствовала морским организмам делать свои панцири. Повышенный уровень углекислого газа в целом сказался плохо на системе обмена кислородом морских животных. |
«Люди говорят о смертельной троице: потепление, закисления и дезоксигенирование, — говорит Пейн, который утверждает, что закисление могло продолжаться десятки тысяч лет. — Все эти вещи влияют на жизнь морских животных, на их метаболизм и использование кислорода». |
Виньял, однако, преуменьшает роль закисления океана. «Без сомнений, если вы подкислите поверхность океана, это скажется, но большинство организмов все еще сможет делать свои раковины, потому что делают это в своих телах, без контакта с окружающей морской водой». |
Потепление имело существенные последствия и для суши — но несравнимо с теми, которые привели к вымираниям таких масштабов на тот момент. Геологи обвиняют выход вредных ХФУ-подобных газов вроде хлорметана. |
Эти газы, как полагают, появляются, когда слои угля и соли нагреваются по мере продвижения магмы наверх, к сибирской поверхности. Они приводят к разрушению озонового слоя, что приводит к существенному увеличению воздействия вредного ультрафиолетового излучения солнца. |
Аргументы в поддержку этой теории появились в 2004 году, когда Хенк Вишер из Университета Утрехта в Нидерландах представил доказательства существенного увеличения окаменевших мутировавших спор плауновидных во время массового вымирания конца пермия. |
Другие предположили, что экологические стрессоры вроде увеличения засушливости, а не увеличение излучения, могли вызвать мутации. Ломакс, впрочем, поддерживает теорию Вишера. «Бывали и другие периоды длительной засушливости, и мы не видим доказательств их связи с мутацией спор, так что кажется более логичным отнести их на счет УФ-излучения». |
Газы, выходящие из вулканов, сформировали карболовые, серные и другие кислоты, которые выпали в виде кислотных дождей, усугубив экологическую опасность. Это демонстрирует, как окружающая среда могла уничтожать виды напрямую и косвенно в одночасье. |
«Потеря растений от УФ-излучения и кислотных дождей должны были убрать основу пищевой цепи на суше, что привело к голодной смерти травоядных животных, которые, в свою очередь, были источником пищи для плотоядных», говорит Бентон. |
Многие считают, что о таких экосистемных взаимосвязях должны думать и люди 21 века, поскольку наша активность повышает концентрацию диоксида углерода в атмосфере до предельного уровня. Вымирание конца пермского периода дает пищу для размышлений. |
«В сущности, мы создаем или форсируем массовое вымирание конца пермия, — говорит Виньял. — Однако потребуется много времени, чтобы нагреть океаны, и модели показывают, что океаны будут в беде через 200-300 лет с точки зрения растворенного кислородного содержания, а проблемы с циркуляцией океана появятся через пару тысяч лет. Кто знает, что мы тогда будем делать». |
Пейн указывает, что массовое вымирание конца пермского периода можно рассматривать как выгодное для жизни в долгосрочной перспективе — общее количество видов на Земле в конце концов выросло еще больше, чем было — но его временные рамки не дают пищи для утешения. |
«Самое большое вымирание, которое было в истории жизни, имеет много общего с экологическими изменениями, которые происходят сегодня и которые можно ожидать в следующие 100-1000 лет, — говорит он. — На деле, в длительной перспективе, это окажет стимулирующее воздействие на разнообразие экосистемы, но восстановление потребует миллионов лет, поэтому потерю разнообразия сложно назвать полезной для человеческого общества». |
В своей книге ‘The Great Paleozoic Crisis’ 1993 года американский палеобиолог Дуг Эрвин сравнил задачу оценки потенциальных причин массового вымирания конца пермия с положением, в котором оказался Эркюль Пуаро в «Убийстве в восточном экспрессе». Детектив Агаты Кристи в конечном итоге приходит к выводу, что в убийстве замешаны все пассажиры поезда. |
В своей последней книге Виньял описывает вывод Пуаро, мол, «каждый это делал» как «ленивый». Вместо этого он приводит пример Сары Лунд, звезды датской криминальной драмы «Убийство». Список подозреваемых увеличивается с каждой серией. (Нам было бы удобнее привести в пример чеховскую «Чайку»). У Виньяла убийца — вулканизм, вытекающие последствия в виде потепления, деоксигенации океана и разрушение озонового слоя. |
Однако ученые получают доступ к большему объему все более точных данных, пытаясь выделить различия в точных комбинациях причинных факторов вымирания в различных экосистемах, группах и видах, которые могут не предоставлять прямых ответов. Если это и одна криминальная пьеса, то она очень сложная, с кучей трупов, причем убивали самым разным оружием. |
«Экологические причины скорее перемножаются, чем складываются, поэтому трудно выделить что-то одно», говорит Пейн. Это не провал науки, а скорее обвинение в адрес нашего требования простых ответов. |
http://hi-news.ru/science/vulkanicheskij-apokalipsis-kogda-na-zemle-pogibla-pochti-vsya-zhizn.html |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|