W pewnym momencie historii prawie wszystkie gatunki na lądzie i morzu wyginęły. Teraz wiemy, dlaczego. Masowe wymieranie permu, nieformalnie nazywane Wielkim Umieraniem, jest uważane za jedno z największych wydarzeń geologicznych w historii życia na Ziemi. W stosunkowo krótkim czasie około 70% kręgowców żyjących na lądzie i około 90% gatunków morskich zniknęło z powierzchni ziemi. Szczerze mówiąc, masowe wymieranie permu stało się największą ziemską katastrofą. W końcu Ziemia to dla nas przede wszystkim życie.
Dziesięć lat temu nie było wiadomo na pewno, co spowodowało tę śmiertelną katastrofę 252 miliony lat temu. Powód był owiany tajemnicą, naukowcy zaproponowali dziesiątki teorii.
Tak więc ostatnio postęp w technologii datowania i poszukiwanie dowodów geologicznych dostarczyły precyzyjnych wskazówek. Większość naukowców na Ziemi zgadza się, że największe z wyginięć Wielkiej Piątki było spowodowane milionem lat aktywności wulkanicznej.
Ale czy ta zagadka została rozwiązana? Nie całkiem.
Zdjęcie: hi-news.ru
Tak, gdzieś na północno-zachodniej Syberii wypłynęło około 5 milionów kilometrów sześciennych lawy - wystarczająco dużo, aby pokryć powierzchnię Ziemi na głębokość 10 metrów - tuż przed rozpoczęciem masowego wymierania. Spowodowało to uwolnienie ogromnych ilości gazów cieplarnianych, które były przyczyną globalnego ocieplenia i poważnie zakłóciły systemy podtrzymywania życia na Ziemi.
Niemniej jednak dokładne szczegóły tego, jak dokładnie doprowadziło to do wyginięcia tak wielu form życia, pozostają przedmiotem zażartej debaty naukowej.
Film promocyjny:
I to nie tylko zainteresowania akademickie. To katastrofalne wydarzenie odegrało ważną rolę w kształtowaniu dzisiejszej flory i fauny. Ponadto istnieją wyraźne podobieństwa między zmianami środowiskowymi, które miały miejsce wtedy i są obserwowane obecnie. Niektórzy twierdzą, że podniesienie świadomości naszego gatunku na temat czasów, kiedy życie prawie przestało istnieć, pomoże nam zapewnić sobie długoterminowe przetrwanie.
W 1980 roku Louis i Walter Alvarezowie, ojciec i syn z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, dostarczyli nowych i przekonujących dowodów na to, że najsłynniejsze z masowych wymierzeń - to, które miało miejsce 66 milionów lat temu - było wynikiem upadku ogromnej asteroidy. I wywołały falę zainteresowania przyczynami innych masowych wymierzeń, w tym największego z późnego permu.
Zdjęcie: hi-news.ru
Wtedy zachodni łowcy wyginięć mieli mniej dowodów dostępu, ponieważ znajdowali się w Chinach i Rosji, a nie w najbardziej otwartych krajach. Ale to nie powstrzymało ich przed proponowaniem różnych teorii.
Niektórzy wskazywali na skutki uboczne powstania superkontynentu Pangea, takie jak obniżenie głębokości siedliska morskiego, w którym żyła większość gatunków morskich. Inni wskazywali na gwałtowny spadek tlenu w próbkach skał z późnego permu i spadek poziomu mórz - oba te czynniki mogą wyjaśniać, dlaczego gatunki morskie miały tak kiepskie doświadczenie.
Inni zasugerowali masowe uwolnienie metanu z dna morskiego. Istniała również opcja, że intensywny wulkanizm, który pozostawił tak wiele skał wulkanicznych na Syberii, był szczególnym czynnikiem. Każdy kolejny strumień lawy rozprzestrzenił się na poprzedni, tworząc szereg schodkowych wzgórz. Nazwę pułapki syberyjskie wzięli od szwedzkiego „pułapki”, czyli schodów.
„Uważano wówczas, że koniec masowego wymierania permu rozciągnął się na kilka milionów lat” - mówi Paul Vignal, geolog z Uniwersytetu w Leeds, który we wrześniu 2015 r. Opublikował „Najgorsze czasy” na temat masowego wymierania.
Po zebraniu próbek w Dolomitach we Włoszech, Vignal i Anthony Hallam z Uniwersytetu w Birmingham doszli do wniosku w artykule opublikowanym w 1992 r., Że wymieranie trwało dziesiątki lub tysiące lat.
Te krótkie ramy czasowe skłoniły wielu do poszukiwania krótkiej, ale dotkliwej katastrofy, która mogłaby wyjaśnić wyginięcie - na przykład upadek asteroidy.
Na poparcie tego pomysłu niektórzy naukowcy wskazują na rzadkie ziarna kwarcu uderzeniowego w Australii - ziarna piasku, które znajdowały się w miejscu rzekomego uderzenia i zostały poddane silnemu fizycznemu uderzeniu w tym procesie. Inni naukowcy pracujący na Antarktydzie odkryli hel i argon o stosunku izotopowym podobnym do meteorytów bogatych w węgiel we wczesnym Układzie Słonecznym.
Ale nie znaleziono krateru uderzeniowego i wszystko wymarło.
„Po prostu nie mamy geologicznych dowodów uderzenia ani żadnego innego poważnego zdarzenia, które mogłoby doprowadzić do wyginięcia na taką skalę, innego niż syberyjskie pułapki” - mówi Jonathan Payne, geolog i specjalista od masowego wymierania na Uniwersytecie Stanforda w Kalifornii w USA.
Zdjęcie: hi-news.ru
Wraz z ulepszaniem metod datowania i zbieraniem próbek wulkanizm stopniowo stawał się głównym winowajcą - w szczególności po tym, jak naukowcy doszli do wniosku, że syberyjskie pułapki powstały około miliona lat temu, a nie 10-50 milionów lat, jak wcześniej sądzono.
Konsekwencje syberyjskich pułapek były tragiczne. Największe oddziaływania zaobserwowano w oceanach, w szczególności na dnie morskim.
Wiele grup zniknęło całkowicie, w tym jedna z najwcześniejszych grup stawonogów - trylobitów - i prymitywnych rugosów, koralowców, blastoidów, krewnych współczesnych jeżowców i gwiazd morskich. Inne, takie jak ramienionogi, mszywioły, amonity podobne do kałamarnic i lilie morskie, straciły większość swoich gatunków.
Pływacy mieli trochę więcej szczęścia: akantody i placodermy wyginęły, ale wiele innych ryb i węgorzy konodontów pozostało praktycznie nienaruszonych.
Dotknięte zostały także organizmy lądowe. Wiele głównych grup zostało zniszczonych, w tym gorgonopy, dominujące drapieżniki szablozębne tamtych czasów i masywne roślinożerne pareiasaury.
Według Dmitrija Shcherbakova z Instytutu Paleontologicznego w Moskwie około 40% rodzin owadów z końca permu zostało zniszczonych. Wiele grup równikowych, takich jak karaluchy i cykady, przeniosło się na północ wraz ze wzrostem temperatur.
Pod względem roślinności gatunki leśne praktycznie zanikły.
Zdjęcie: hi-news.ru
Wiele grup dominujących nagonasiennych spadło. Węgiel nie był produkowany od około 10 milionów lat, co wskazuje na zanik roślin tworzących torf. Kolejną oznaką jednoznacznego, śmiercionośnego zniszczenia roślin jest „skok grzybowy” - ogromny wzrost liczby skamieniałych zarodników grzybów.
„Jest to interpretowane jako wynik eksplozji grzybów żyjących na martwych lub umierających drzewach” - mówi Barry Lomax z University of Nottingham w Wielkiej Brytanii. „Nie widzieliśmy czegoś takiego na żadnej innej granicy geologicznej”.
Dokładna analiza tego, co zginęło, a kiedy umarło, dostarcza jednych z najlepszych wskazówek, które wyjaśnią, w jaki sposób syberyjskie pułapki mogły mieć tak duży wpływ.
Kiedy Vinyal i jego koledzy z Chińskiego Uniwersytetu Nauk Lądowych w Wuhan szczegółowo zbadali próbki przedstawiające losy 537 gatunków morskich w Chinach, odkryli, że 92 procent z nich zostało zniszczonych. Odkryli również, że wymieranie miało miejsce w dwóch fazach, oddzielonych 180 000 latami.
Pierwsza była szczególnie śmiertelna dla mieszkańców płytkich wód, takich jak korale, żyjących na dnie mikroskopijnych zwierząt fusulinidów i planktonu radiolarian. Wymieranie drugiej fali nastąpiło w głębinach oceanu.
Nowe gatunki rozwijały się dość szybko po pierwszej fali, ale po drugiej ożywienie następowało znacznie wolniej - najprawdopodobniej z powodu długotrwałych przyczyn, które zniszczyły głębokie fundamenty wielu ekosystemów. Inne dowody ze szczątków roślin znalezionych na Grenlandii i Antarktydzie potwierdzają ideę podwójnego wymierania mas.
Co takiego było w syberyjskim wulkanizmie, który spowodował tyle zniszczeń dla życia w jego różnych permskich przejawach?
Wraz z lawą wydobywały się ogromne ilości gazów cieplarnianych i innych szkodliwych gazów. Obejmowały one ogromne ilości dwutlenku węgla i dwutlenku siarki, co doprowadziło do wzrostu temperatury.
Zdjęcie: hi-news.ru
Ogrzewanie oceanów zmniejszyło ich zdolność do zatrzymywania tlenu, a prądy, które normalnie niosły tlen w głąb, mogły spowolnić lub zatrzymać się. Uważa się, że główną przyczyną wymarcia morskiego był brak tlenu, co pokazują próbki skał na granicy między dwoma okresami geologicznymi w różnych miejscach na świecie.
„Prawie wszystkie skały osadowe, które oglądaliśmy, przeszły z bogatych w tlen i życie do ubogich w tlen i życie” - mówi Mike Benton, paleontolog z University of Bristol. „Ta linia jest absolutna jak ostrze noża i jest wyraźnie widoczna”.
Niektórzy zwracają uwagę, że wraz ze wzrostem poziomu dwutlenku węgla w atmosferze, a także jego poziomu w oceanach, woda stała się bardziej kwaśna i rzadziej zachęcała organizmy morskie do tworzenia muszli. Podwyższony poziom dwutlenku węgla ogólnie miał negatywny wpływ na system wymiany tlenu u zwierząt morskich.
„Ludzie mówią o śmiertelnej trójcy ocieplenia, zakwaszenia i odtlenienia” - mówi Payne, który twierdzi, że zakwaszenie może trwać dziesiątki tysięcy lat. „Wszystko to wpływa na życie zwierząt morskich, ich metabolizm i zużycie tlenu”.
Vignal zmniejsza jednak rolę zakwaszenia oceanów. "Bez wątpienia, jeśli zakwaszasz powierzchnię oceanu, tak się stanie, ale większość organizmów może nadal tworzyć swoje muszle, ponieważ robią to w swoich ciałach, bez kontaktu z otaczającą wodą morską."
Ocieplenie miało znaczące konsekwencje dla lądu - ale nieporównywalne z tymi, które doprowadziły do wymierania na takie rozmiary w tamtym czasie. Geolodzy obwiniają uwalnianie szkodliwych gazów podobnych do CFC, takich jak chlorometan.
Uważa się, że gazy te powstają, gdy warstwy węgla i soli nagrzewają się, gdy magma przemieszcza się na powierzchnię Syberii. Prowadzą do zniszczenia warstwy ozonowej, co prowadzi do znacznego wzrostu ekspozycji na szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe ze słońca.
Argumenty na poparcie tej teorii pojawiły się w 2004 roku, kiedy Henk Vischer z Uniwersytetu w Utrechcie w Holandii przedstawił dowody na znaczący wzrost skamieniałych zmutowanych zarodników limfoidalnych podczas masowego wymierania w późnym permie.
Inni sugerowali, że stresory środowiskowe, takie jak zwiększona suchość, a nie zwiększone promieniowanie, mogły powodować mutacje. Lomax popiera jednak teorię Vischera. „Były też inne okresy przedłużającej się suchości i nie widzimy dowodów na jakiekolwiek powiązanie z mutacją zarodników, więc bardziej logiczne wydaje się przypisywanie ich promieniowaniu UV”.
Zdjęcie: hi-news.ru
Uciekające z wulkanów gazy tworzyły kwas karbolowy, siarkowy i inne, które opadały w postaci kwaśnych deszczy, potęgując zagrożenie dla środowiska. To pokazuje, jak środowisko może bezpośrednio i pośrednio niszczyć gatunki z dnia na dzień.
„Utrata roślin przez promieniowanie UV i kwaśne deszcze powinna usunąć kręgosłup łańcucha pokarmowego na lądzie, prowadząc do głodu zwierząt roślinożernych, które z kolei były źródłem pożywienia dla mięsożerców” - mówi Benton.
Wielu uważa, że o tych relacjach ekosystemów powinni myśleć ludzie XXI wieku, ponieważ nasza działalność podnosi stężenie dwutlenku węgla w atmosferze do ekstremalnego poziomu. Wygaśnięcie końca permu daje do myślenia.
„W istocie tworzymy lub przyspieszamy masowe wymieranie końca permu” - mówi Vignal. „Jednak rozgrzanie oceanów zajmie dużo czasu, a modele pokazują, że oceany będą miały kłopoty za 200-300 lat pod względem zawartości rozpuszczonego tlenu, a problemy z cyrkulacją oceaniczną pojawią się za kilka tysięcy lat. Kto wie, co wtedy zrobimy”.
Zdjęcie: hi-news.ru
Payne zwraca uwagę, że masowe wymieranie w późnym permie może być postrzegane jako korzystne dla życia w perspektywie długoterminowej - całkowita liczba gatunków na Ziemi w końcu wzrosła nawet bardziej niż to uczyniła - ale jego oś czasu nie zapewnia pożywienia dla komfortu.
„Największe wymieranie w historii życia ma wiele wspólnego ze zmianami środowiskowymi, które zachodzą dzisiaj i których można się spodziewać w ciągu następnych 100-1000 lat” - mówi. „W rzeczywistości w dłuższej perspektywie będzie to miało stymulujący wpływ na różnorodność ekosystemu, ale odbudowa zajmie miliony lat, więc utrata różnorodności nie jest korzystna dla społeczeństwa ludzkiego”.
W swojej książce The Great Paleozoic Crisis z 1993 roku amerykański paleobiolog Doug Erwin porównał problem oceny potencjalnych przyczyn zakończenia masowego wymierania w permie z sytuacją Herkulesa Poirota w Murder on the Orient Express. Detektyw Agatha Christie ostatecznie dochodzi do wniosku, że wszyscy pasażerowie pociągu byli zamieszani w morderstwo.
W swojej ostatniej książce Vignal opisuje wniosek Poirota, że „wszyscy to zrobili”, jako „leniwy”. Zamiast tego przytacza przykład Sarah Lund, gwiazdy duńskiego dramatu kryminalnego Murder. Lista podejrzanych rośnie z każdą serią. (Wygodniej byłoby nam przytoczyć jako przykład „Mewa” Czechowa). Zabójcą Vignala jest wulkanizm, powodujący ocieplenie, odtlenienie oceanów i zubożenie warstwy ozonowej.
Jednak naukowcy uzyskują dostęp do rosnącej liczby coraz dokładniejszych danych, próbując wyodrębnić różnice w dokładnych kombinacjach czynników przyczynowych wymierania w różnych ekosystemach, grupach i gatunkach, co może nie dostarczyć bezpośrednich odpowiedzi. Jeśli jest to jedna gra kryminalna, to jest bardzo złożona, z grupą ciał, które zostały zabite przy użyciu różnych broni.
„Przyczyny środowiskowe raczej mnożą się niż sumują, więc trudno jest wybrać jedną rzecz” - mówi Payne. Nie jest to porażka nauki, ale raczej zarzut przeciwko naszemu żądaniu prostych odpowiedzi.