W historii życia na Ziemi naukowcy doliczyli się do 11 masowych wymieszeń flory i fauny, z których 5 znacznie zmieniło wygląd naszej biosfery. Ostatnie z tych „wielkich” wyginięć, które miały miejsce 65 milionów lat temu, zniszczyło 1/6 wszystkich gatunków, które wówczas istniały (wymieranie kredowo-paleogeniczne).
Jednocześnie wraz z jaszczurkami morskimi i latającymi zniknął najbardziej „promowany” gatunek zwierząt w zapisie kopalnym naszego świata - wszystkie dinozaury.
Zdjęcie: geektimes.ru
Współczesna nauka nie posiada wyczerpujących danych na temat przyczyn ostatniego dużego wymierania gatunków (a także poprzednich). Do głównych podejrzanych należą asteroidy, wulkany i procesy wewnętrzne zachodzące w biosferze Ziemi. Poniżej proponuję zapoznać się z kroniką ziemskich katastrof trwających 300 milionów lat i wyrobić sobie własną opinię na temat przyczyn śmierci tego cudownego oddziału gadów.
„Matka wszystkich wyginięć”
250 milionów lat temu nastąpiło największe znane wymarcie w historii naszej planety; podczas katastrofy permsko-triasowej zginęło 95% wszystkich gatunków zwierząt morskich i lądowych. Prawie wszystkie terapsydy, które dominowały wówczas na lądzie, zniknęły. Wśród nielicznych terapsydów, którzy przeżyli, byli przodkowie cynodontów, których potomkami są wszystkie ssaki.
Film promocyjny:
Wczesne pelikozaury permskie (po lewej dimetrodon) i ich potomkowie terapsydy (po prawej gorgonops) nazywane są jaszczurkami podobnymi do zwierząt (synapsydami). W szczególności gorgonopy są najbliższymi krewnymi cynodontów.
Zdjęcie: geektimes.ru
Zwolnione nisze ekologiczne terapsydów zajęły archozaury, które po 20 milionach lat zaczną dominować jako drapieżniki lądowe (dinozaury i crurotarsi).
Za główną przyczynę wymierania uważa się zwykle wylewanie syberyjskich pułapek magmowych na pograniczu permu i triasu. Podczas formowania pułapek wyrzucono około 4 mln km3 skał, zajmujących powierzchnię 2 mln km2. Proces wylewania się skał wywołał w rezultacie kaskadową reakcję globalnych zmian klimatycznych i prawdopodobnie spowodował masowe wymieranie.
Obszar erupcji syberyjskich pułapek nałożony na mapę współczesnej Rosji
Zdjęcie: geektimes.ru
„Tajemnicze” wymieranie triasowo-jurajskie
Już po 50 milionach lat ziemska biosfera musiała stawić czoła kolejnej serii masowych wyginięć. Na pograniczu triasu i jurajskiego nieznany globalny kataklizm doprowadził do dominacji Crurotarów na lądzie. Po wypędzeniu swoich „kuzynów” dinozaurów i ssaków, krurotarsy stały się wówczas głównym i największym drapieżnikiem lądowym późnego triasu.
Niektórzy przedstawiciele mięsożernych krurotarów późnego triasu
Zdjęcie: geektimes.ru
W wyniku katastrofy Crurotharowie podzielili los terapsydów, ustępując miejsca swoim „kuzynom” - dinozaurom, które będą dominować na krainie przez 140 milionów lat. Jedna z dwóch ocalałych grup crurotarów, protosuchia, jest bezpośrednimi przodkami współczesnych krokodyli.
Główne wersje tego wymarcia to upadek dużej asteroidy i aktywność wulkaniczna (prowincja magmowa na środkowym Atlantyku, CAMP). W pierwszym przypadku za przyczynę uznano uderzenie 4-kilometrowej asteroidy, która uformowała 100-kilometrowy krater Manicouagan w Kanadzie, ale datowanie geologiczne przypisuje jej spadek o 14 mln lat przed wyginięciem triasu.
Dziś krater Manicouagan ma poprzeczną średnicę 70 km (pierwotnie 100 km). Kratery tej wielkości występują zwykle podczas upadku asteroid o średnicy około 4-5 km i nie mają długoterminowych konsekwencji dla fauny i flory lądowej.
Zdjęcie: geektimes.ru
Największe poparcie uzyskała połączona hipoteza. Według niej CAMP, który spowodował wylanie 2 mln km3 skał wulkanicznych, w tym ogromną ilość CO2, spowodował uwolnienie ogromnych „kieszeni” hydratów metanu z dna oceanu w wyniku globalnego ocieplenia. Metan, będący gazem cieplarnianym silniejszym od CO2, wywołał reakcję łańcuchową przegrzania ziemskiej atmosfery, co prawdopodobnie spowodowało masowe wymierania.
Mezozoik „stabilny”
Okres dominacji dinozaurów na lądzie (okresy jurajskie i kredowe ery mezozoicznej) wcale nie był geologicznie „cichszy” niż pozostałe okresy historii Ziemi.
183 miliony lat temu doszło do wielkiego wylewu magmowego Karoo-Ferar, porównywalnego pod względem skali do CAMP (2,5 miliona km3 skał magmowych). Jednak wydarzenie to nie spowodowało żadnych katastrofalnych konsekwencji dla życia ziemskiego. Zderzenie dużej asteroidy o średnicy około 4 km z Ziemią 167 milionów lat temu, w środku jurajskiego (zniszczony krater Puchezh-Katunsky w regionie Niżny Nowogród w Rosji), również minęło bez poważnych konsekwencji.
Drugie masowe wymieranie w historii dinozaurów miało miejsce na pograniczu okresów jurajskiego i kredowego - 145 milionów lat temu. Jedna z wielu hipotez wiąże powstanie jednego z największych wulkanów tarczowych w Układzie Słonecznym - masywu Tamu na Oceanie Spokojnym - z wyginięciem „małej jurajskiej”. Jest jednak możliwe, że globalny efekt powstania wulkanu zintensyfikował wpływ 4 km asteroidy w tym samym okresie (krater Morokweng, RPA). W tym czasie naukowcy przypisują pojawienie się latających dinozaurów - przodków współczesnych ptaków.
Masyw Tamu na Oceanie Spokojnym jest jednym z największych wygasłych wulkanów w Układzie Słonecznym. Całkowita masa skał tworzących ten starożytny wulkan stanowi 80% masy Marsa Olimpu
Zdjęcie: geektimes.ru
Około 12 milionów lat później, już na początku kredy, światowa flora i fauna doświadczyła serii największych wybuchowych erupcji wulkanów w historii Ziemi. Erupcja na początku okresu kredowego w Hauterivie z 8 superwulkanami uwolniła łącznie 50 000 km3 gazów i skał. Na przykład erupcja każdego superwulkanu była średnio dwukrotnie silniejsza niż erupcja superwulkanu Toba, która spowodowała efekt wąskiego gardła 70 000 lat temu.
Fakt ten jest również zauważalny z powodu faktu, że „parada” superwulkanów była tylko częścią powstawania gigantycznych pułapek magmowych Parana-Etendeka w Ameryce Południowej. Całkowita objętość wypuszczonych skał wyniosła 2,3 mln km3. Jednak, podobnie jak 50 milionów lat wcześniej, procesy te nie spowodowały znaczących fluktuacji w różnorodności biosfery Ziemi.
Bazaltowe półki przepływowe starożytnych pułapek magmowych w Paranie w Brazylii
Zdjęcie: geektimes.ru
Pod koniec swojej epoki dinozaury doświadczyły jeszcze 3 większych szczytów aktywności wulkanicznej, w wyniku których wybuchło łącznie 12 milionów km3 skał. W okresie kredy Ziemia również doświadczyła serii zderzeń z dużymi asteroidami (3 asteroidy o średnicy 1 km, trzy kolejne po 2 km i jedna o wielkości 3 km).
Największy (po Chiksulubie) krater uderzeniowy okresu kredy - Karski znajduje się w Nienieckim Okręgu Autonomicznym Rosji. W wyniku uderzenia asteroidy o długości 3 km 70 milionów lat temu powstał krater o średnicy około 70 km. Początek spadku specjacji dinozaurów przypisuje się temu samemu okresowi, chociaż związek między tymi dwoma wydarzeniami jest przedmiotem dyskusji.
Zdjęcie: geektimes.ru
Koniec wieczności
Gdybyśmy mogli dojść do końca okresu kredy, wielu z nas nie uwierzyłoby, że znajdujemy się w starożytnym i obcym świecie. Wszędzie dominowały okrytozalążkowe (kwitnące), ssaki pracowały pod stopami, niewiele różniąc się od współczesnych małych zwierząt.
Zdążyli już podzielić się na łożyskowce i torbacze. Wtedy też żyły pierwsze naczelne. Pojawiły się znane nam węże i jaszczurki. Od okresu jurajskiego lasy roiły się od prawdziwych ptaków, a ich krewniaków, krokodyli, napadały nad rzekę zwierzęta.
Uważa się również, że pszczoły są częściowo odpowiedzialne za spadek różnorodności dinozaurów w późnej kredzie. Wyewoluując około 100 milionów lat temu z os żerujących na owadach zapylających, pszczoły, dzięki swojej wysokiej wydajności, sprawiły, że rośliny kwitnące zdominowały florę ziemi. Dinozaury roślinożerne musiały powoli zmieniać dietę z nagonasiennych na kwitnące.
Zdjęcie: geektimes.ru
Podobieństwa między naszym światem a tym starożytnym ograniczają się do składu fauny w mentalnym wodopoju, z których większość nadal stanowiły dinozaury: tyranozaury, ceratopsy, hadrozaury, zauropody itp. (Bardziej szczegółowa lista fauny końca ery dinozaurów).
Pod koniec epoki dominacji dinozaurów, na pograniczu kredy i paleogenu, nasiliła się aktywność wulkaniczna w Indiach (wówczas jeszcze wyspie na środku Oceanu Indyjskiego). Wielkość wylewu pułapek Dekanu przez kilkaset tysięcy lat wynosiła około 2 mln km3, szczyt przypadł na erupcję lawy pułapki Mahabaleshwar-Rajamandri, kiedy to w krótkim (geologicznie) okresie wielkość emisji wyniosła 9 tys. Km3 skał.
Pułapki dekanu w pobliżu Bombaju oraz mapa okupowanych przez nie Indii (na niebiesko)
Zdjęcie: geektimes.ru
Jednak zgodnie z wcześniejszymi precedensami kolosalnej aktywności wulkanicznej wiemy już, że takie zjawiska same w sobie niekoniecznie muszą mieć katastrofalny wpływ na klimat Ziemi, a tym samym na florę i faunę. Najprawdopodobniej taka aktywność musi zbiegać się z wyjątkowymi okolicznościami, aby uruchomić „mechanizm” masowego wymierania.
Tylko 6 z 11 głównych wymierzeń zbiegło się w czasie z aktywnymi procesami geologicznymi. Większość współczesnych paleontologów uważa, że taką „wyjątkową okolicznością” było uderzenie 10 km asteroidy w Ameryce Środkowej 65 milionów lat temu, podczas aktywnej fazy formowania się pułapek Dekanu.
Siła uderzenia była bezprecedensowa w historii ery mezozoicznej. Uwolniona energia była 2 miliony razy większa niż energia eksplozji największego ładunku termojądrowego - „Króla Bomby”. Powierzchnia utworzonego krateru Chicxulub o długości 180 km była porównywalna z całkowitą powierzchnią wszystkich kraterów uderzeniowych utworzonych w poprzednich 200 mln lat.
Według niektórych modeli geologicznych, fala sejsmiczna z eksplozji może skupić się na antypodzie krateru uderzeniowego i spowodować (lub wzmocnić) erupcje lawy. Nawiasem mówiąc, w punkcie-antypodzie zderzenia znajdował się wówczas region o zwiększonej aktywności wulkanicznej - same pułapki Dekanu.
Hipoteza wcale nie twierdzi, że wulkanizm został wywołany uderzeniem asteroidy, ponieważ powstawanie tych pułapek było czysto autonomicznym procesem litosfery Ziemi. Mówimy wyłącznie o możliwym krótkotrwałym wzroście aktywności wulkanicznej, gdyż zjawisko „ogniskowania sejsmicznego” w konkretnym przypadku Ziemi jest bardzo ograniczone.
Krater Chicxulub na półwyspie Jukatan (Meksyk). Po lewej - krater w widocznym zakresie, po prawej - pokryta mapą anomalii grawitacyjnych
Zdjęcie: geektimes.ru
Kolejnym ważnym warunkiem rozpoczęcia procesu masowego wymierania jest stan flory i fauny w okresie wystąpienia „siły wyższej”. Podobnie jak przed wymieraniem permsko-triasowym, paleontolodzy odnotowują spadek różnorodności dinozaurów i innych archozaurów w mastrychowskim stadium kredy posdengo (ostatnie 7 milionów lat istnienia dinozarów).
Jest to związane ze zmianą klimatu na świecie, gdyż spadek różnorodności objął wiele innych grup zwierząt i roślin (w tym ssaki, ptaki i rośliny kwitnące). To skłoniło wielu paleontologów do przypuszczenia, że te dwa katastrofy (wulkany i asteroida) miały miejsce w „niewygodnym” czasie dla żywej fauny.
Wykres częstotliwości erupcji magmowych (skala po prawej) i uderzeń asteroid (skala po lewej) w ciągu ostatnich 300 mA (z potwierdzonych). Te pierwsze mają stosunkowo długotrwały wpływ na klimat (miliony lat), a wpływ asteroid jest „doświadczany” przez naturę od kilkudziesięciu tysięcy lat. Jak widać, klęski żywiołowe nie zawsze powodują masowe wymierania (czerwone kropki u góry - wymierania duże, czarne - małe)
Zdjęcie: geektimes.ru
Wykres „krótkoterminowych” erupcji wulkanów z ostatnich 140 milionów lat. W przeciwieństwie do erupcji wybuchowych, erupcjom lawy nie towarzyszą znaczne wybuchowe wytrącanie stopionych skał. Proces erupcji jest stosunkowo spokojny. Czerwony okrąg oznacza erupcję superwulkanu Toba, 70 tysięcy lat temu
Zdjęcie: geektimes.ru
„Wielki punkt zwrotny”
Ostatnie z największych i czwarte wymieranie ssaków miało miejsce na pograniczu epok eocenu i oligocenu okresu paleogenu 35–30 mln lat temu. Odsetek wymierania gatunków kilkakrotnie przekraczał poziom „tła” - ponad 3% wobec 0,7% (o rząd wielkości słabszy niż wymieranie kredowe).
To najdłuższe ze wszystkich wymierzeń w ciągu ostatnich 300 milionów lat, które trwały 4 miliony lat. Wymieranie eocenu-oligocenu jest związane zarówno z upadkiem dwóch dużych asteroid 35 milionów lat temu (odpowiednio ~ 5 i ~ 4 km średnicy), jak i ze znaczącą globalną aktywnością wulkaniczną 35-29 milionów lat temu (Ameryka Północna, Środkowa i Południowa, Afryka i Bliski Wschód, patrz wykres powyżej).
Kratery o długości 100 i 90 km Popigai (Rosja) i Chesapeake (USA), utworzone w niewielkim odstępie czasu 35 milionów lat temu, prawdopodobnie stały się jedną z przyczyn wymierania eocenu-oligocenu i ogólnego ochłodzenia klimatu w oligocenie
Zdjęcie: geektimes.ru
Lewiatani
Jednak według wielu współczesnych biologów wymieranie eocenu i oligocenu nie było ostatnim. Od ostatniej epoki lodowcowej, 11 000 lat temu, ziemska biosfera zaczęła doświadczać kolejnego „wielkiego wymierania” w swojej historii (wymarcie holoceńskie).
Przekroczyła już skalę wymierania eocenu, a według naukowców różnorodność gatunkowa fauny naszej planety pod koniec tego stulecia zmniejszy się o 50% (ponad 80% dla flory lądowej). A winą wcale nie są wulkany czy asteroidy, ale pojawienie się i rozwój bardzo niezwykłego gatunku zwierząt - Homo sapiens.
Jak widać na poniższej ilustracji, pojawienie się osoby najczęściej wywołuje gwałtowny spadek liczby dużych ssaków (megafauny). W Afryce i Azji Południowej efekt był słabszy, gdyż fauna stopniowo przystosowywała się do koegzystencji i stopniowo zastępowała gatunki ludzkie. Na pozostałych kontynentach, gdzie wygląd „super łowcy” był stosunkowo ostry, efekt redukcji był znacznie bardziej znaczący
Zdjęcie: geektimes.ru
Niestety, często zapominamy, że intelektualnej wyższości człowieka nad resztą żywej przyrody powinna towarzyszyć wielka odpowiedzialność, a nie drapieżna i często irracjonalna grabież oraz niszczenie jej dobrodziejstw.
Miejmy nadzieję, że rzeczy nie dojdą do „Wielkiego Antropogenicznego Wymierania”, a jeśli tak się stanie, nie zginiemy w tej samej otchłani, w którą zmiecimy większość ziemskiej biosfery …