SYBERIA WSCHODNIA, 251 MILIONÓW LAT TEMU
Gigantyczny strumień materiału płaszcza wypłynął z jelit w północno-wschodniej części Pangaei, gdzie znajdowała się Syberia, i stopił kamienną skorupę. Erupcje bazaltowej lawy i popiołu trwały kilka tysięcy lat i zbiegły się z najbardziej masowym wymieraniem zwierząt w historii planety. To właśnie zamarznięte warstwy bazaltu tworzą charakterystyczny schodkowy krajobraz wielu wyżyn wschodniej Syberii, takich jak płaskowyż Putorana.
Postać: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Naukowców nie interesowały przez długi czas globalne katastrofy, które mogły wpłynąć na ewolucję życia na Ziemi. Dla geologów i paleontologów ważniejsze było zrozumienie postępującej i ciągłej zmiany gatunków. Dopiero stosunkowo niedawno, w połowie ubiegłego wieku, kiedy ustalono, że masowe wymierania zbiegają się w czasie z katastrofami, takimi jak wybuchy wulkanizmu i upadki meteorytów, zaczęto je celowo badać.
Po raz pierwszy francuski przyrodnik Georges Cuvier opowiedział o katastrofach, które wydarzyły się na Ziemi w przeszłości na początku XIX wieku. Utalentowany paleontolog zrozumiał, że zwierzęta minionych epok były zupełnie inne od obecnych, że np. Kości ichtiozaurów i plezjozaurów znajdują się w niektórych warstwach Alp i nie ma sensu ich szukać w późniejszych osadach. A kości manatów i fok, przeciwnie, nie należy szukać obok szczątków ichtiozaurów. Jako doświadczony porównawczy anatom, który studiował ogromne zbiory zwierzęcych mumii i ich kamiennych płaskorzeźb, zrobionych przez żołnierzy Napoleona z Egiptu, zauważył, że gatunki zwierząt nie zmieniły się przez 2000-3000 lat. Aby w historii Ziemi trwającej, jak sądzono, nie dłużej niż 100 000 lat, następowały częste zmiany gatunków świata zwierząt, potrzebne są jakieś destrukcyjne, krótkotrwałe wydarzenia. Cuvier zaproponował ideę okresowych katastrof, których ofiarami były niezliczone istoty żyjące: „Niektórzy mieszkańcy lądu zostali pochłonięci przez powodzie, inni, zamieszkujący trzewia wód, wylądowali na lądzie wraz z nagle podniesionym dnem morza…”
AMERYKA PÓŁNOCNA, 65,5 MILIONÓW LAT TEMU
Film promocyjny:
Krater i specjalne skały znalezione w rejonie Półwyspu Jukatan na terytorium współczesnego Meksyku wskazują, że spadła tam asteroida. Jego upadek spowodował katastrofalne skutki: fala uderzeniowa wypaliła prawie całe życie w okolicy, a potworne tsunami spustoszyło wybrzeże. Fala niosła na wybrzeże morskie życie, takie jak mięczaki amonitowe ukryte w spiralnej muszli i jaszczurki morskie - mozazaury. Ich szczątki znajdowały się kilometry od wody i służyły jako pożywienie rzadkim ocalałym mieszkańcom tej krainy. Kiedy uderzyła w ziemię, asteroida wyparowała i wytrąciła z krateru mieszaninę pyłu, popiołu, żrącej pary, która unosząc się do atmosfery, zatruła ją i przyćmiła Słońce. Zimny trzask i kwaśne deszcze trwały prawdopodobnie przez kilka lat. Wydarzeniu temu towarzyszyło wyginięcie 35% gatunków życia morskiego, a także wszystkich dużych gadów: jaszczurek morskich,dinozaury i pterozaury.
Postać: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Naukowcy powrócili do idei katastrof geologicznych 100 lat później, gdy zauważyli, że postępujący wzrost różnorodności organizmów zamieszkujących Ziemię został przerwany przez co najmniej dwa ogromne spadki ich liczebności. Przerwy te pokrywają się z granicami epok geologicznych: paleozoiku, mezozoiku i kenozoiku.
Najbardziej masowe wymieranie istot żywych w całej historii Ziemi miało miejsce 251 milionów lat temu, pod koniec ery paleozoicznej. Ponad 90% gatunków morskich i 70% gatunków lądowych zniknęło na zawsze z powierzchni Ziemi - pozostały tylko te najmniejsze i najprostsze. W oceanach zatrzymało się tworzenie raf, które wcześniej były powszechne we wszystkich morzach, a na lądzie - gromadzenie się węgla, ponieważ bujne lasy, które je pokrywały z przypominających drzewa limfoidów, paproci i różnych starożytnych nagonasiennych, zniknęły. Naukowcy szukają przyczyn tego wyginięcia zarówno w stanie samej biosfery, jak i poza nią. Wśród zewnętrznych przyczyn wymierania dziś najczęściej nazywane są katastrofami spowodowanymi potężnymi erupcjami wulkanów na Syberii Wschodniej i częściowo Zachodniej. Było to krótkotrwałe wydarzenie geologiczne, które silnie wpłynęło na biosferę. Jego ślady utrwalone są w postaci rozległej warstwy grubych na kilka kilometrów bazaltów, zwanych pułapkami syberyjskimi.
Na klifie płaskowyżu Putorana wyraźnie widać warstwę bazaltów, która wybuchła 251 milionów lat temu w najkrótszym możliwym czasie - tysiące lat. Pokrycie starożytnej lawy w tych miejscach osiąga grubość 1,8 kilometra.
Zdjęcie: SERGEY FOMIN / RUSSIAN LOOK
Powstały w najkrótszym geologicznym przedziale czasowym - około 160 000 lat, a może nie więcej niż 8 000 lat. Lawy bazaltowe zajmowały maksymalnie 7 milionów kilometrów kwadratowych ziemi. Z jelit wydalonych zostało od 2 do 3 milionów kilometrów sześciennych materiału wulkanicznego, w tym miliony gigaton dwutlenku węgla. Zawartość tego ostatniego w ówczesnej atmosferze wzrosła 7-10 razy. (Na przykład, jeśli ludzkość spala wszystkie paliwa kopalne w obecnym stuleciu, stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wzrośnie 2-3 razy.) Ponadto ocieplenie atmosfery z powodu gazów cieplarnianych i osobliwych paneli słonecznych w postaci chmur, składających się z dużych cząstek wulkanu popiół i szybujący nad całą planetą doprowadził do nagrzania górnych warstw oceanu i uwolnienia miliardów ton metanu,do tego czasu przykute kryształkami lodu na półce. Gaz ten jest jednym z najskuteczniejszych czynników cieplarnianych, ponadto szybko się utlenia pobierając tlen z atmosfery. Ogólny wpływ zmian atmosferycznych został wzmocniony przez osobliwą paleogeografię planety. W tamtych czasach wszystkie kontynenty łączyły się w jeden superkontynent - Pangea, rozciągający się od bieguna do bieguna. (Platforma syberyjska znajdowała się w jej północno-wschodniej części). Nad centralnym, oddalonym od wybrzeża rozległym obszarem superkontynentu, prawie nie było deszczu, było sucho i praktycznie bez życia. Zwierzęta lądowe skupiały się na obrzeżach Pangei, otoczonych pasmami górskimi, i stopniowo przenosiły się na jej południowe wybrzeże Antarktydy, gdzie nie było zbyt gorąco. Spadek zawartości tlenu w atmosferze uniemożliwił życie w górach,i tylko małe, nisko położone obszary pozostały zamieszkane.
W takim środowisku większość gadów i ryb, a także glonów wapiennych, korali i gąbek znalazła się w najbardziej niesprzyjających warunkach. Pierwsza cierpiała na brak zatrucia tlenem i dwutlenkiem węgla, druga została zrujnowana przez zakwaszenie wód morskich spowodowane rozpuszczaniem się w nich nadmiaru dwutlenku węgla. Przetrwały niektóre płazy lądowe, a także gady, np. Proterosuchia - przodkowie dinozaurów, cynodonty - dinozaury zwierzęce, przodkowie ssaków, a także lystrozaury - ich odlegli krewniacy. Były to małe zwierzęta, które wymagały mniej energii, aby pozostać aktywnymi, co oznacza, że zużywały mniej tlenu. Lystrozaury miały adaptacje, które przeciwnie, pozwalały im wchłaniać więcej powietrza, a tym samym tlenu - powiększoną klatkę piersiową i części czaszki związane z oddychaniem. Spośród zwierząt morskich najmniejsze otwornice, ramienionogi i małże również przetrwały katastrofę, ponieważ potrzebowały mniej pożywienia i tlenu. Ich wielcy krewni zniknęli. Lądowa flora ucierpiała nie mniej niż fauna - zawierające chlor wydzieliny wulkaniczne zniszczyły warstwę ozonową, ostre promieniowanie ultrafioletowe sparaliżowało zarodniki, które jeszcze nie wykiełkowały, deszcze kwasu siarkowego wypaliły liście, a ostatnie soki z umierających drzew wyssały rozmnażające się grzyby. Dawny poziom różnorodności biologicznej na Ziemi został przywrócony zaledwie 60 milionów lat później, w połowie okresu jurajskiego.ostre promieniowanie ultrafioletowe sparaliżowało zarodniki, które jeszcze nie wyrosły, deszcze kwasu siarkowego wypaliły liście, a ostatnie soki z umierających drzew wysysały rozmnożone grzyby. Dawny poziom różnorodności biologicznej na Ziemi został przywrócony dopiero 60 milionów lat później, w połowie okresu jurajskiego.ostre promieniowanie ultrafioletowe sparaliżowało zarodniki, które jeszcze nie wyrosły, deszcze kwasu siarkowego wypaliły liście, a ostatnie soki z umierających drzew wyssały rozmnożone grzyby. Dawny poziom różnorodności biologicznej na Ziemi został przywrócony dopiero 60 milionów lat później, w połowie okresu jurajskiego.
Czynnik kosmiczny
W wielu miejscach na Ziemi, gdzie starożytne dno morskie wypływa na powierzchnię, można zobaczyć cienką warstwę gliny utworzoną 65 milionów lat temu. To na niej geolodzy wyznaczają granicę między erą mezozoiczną a kenozoiczną. Godny uwagi przykład takiej granicy odkryto niedawno w południowo-wschodniej Hiszpanii, w pobliżu miasta Caravaca de la Cruz - cienkiej warstwy czerwonawej gliny o grubości kilku milimetrów, wśród wielu metrów białych margli. Poniżej tej warstwy znajdują się szczątki różnych zwierząt zamieszkujących morza ery mezozoicznej: kości jaszczurek morskich, muszle amonitów oraz najmniejsze stworzenia planktoniczne - otwornice i kokolitoforydy, z których utworzyły się muły wapienne, które ostatecznie przekształciły się w skały wapienne - margle. Znajdują się tu również skamieniałe muszle drobnych skorupiaków, które połykały cząsteczki gliny,Zostały one sprasowane w grudki - peletki - iw tak bardziej „ciężkiej” formie trafiały na dno, tworząc masę materiału osadowego. I „nagle” wszystkie te zwierzęta zniknęły, a zatem powstawanie osadów wapiennych całkowicie ustało, a tempo gromadzenia się cząstek gliny spadło setki razy - świadczy o tym mała miąższość warstwy granicznej. Przez kilka tysięcy lat morze pozostawało prawie niezamieszkane, potem życie zebrało swoje żniwo, a kronika geologiczna odnotowała jego odbudowę, która rozpoczęła się od swobodnej reprodukcji kilku, niewielkich, ocalałych gatunków otwornic. Muszle ich potomków tworzyły nowe warstwy białego margla.szybkość gromadzenia się cząstek gliny spadała setki razy - świadczy o tym mała grubość warstwy granicznej. Przez kilka tysięcy lat morze pozostawało prawie niezamieszkane, potem życie zebrało swoje żniwo, a kronika geologiczna odnotowała jego odbudowę, która rozpoczęła się od swobodnej reprodukcji kilku, niewielkich, ocalałych gatunków otwornic. Muszle ich potomków tworzyły nowe warstwy białego margla.szybkość gromadzenia się cząstek gliny spadała setki razy - świadczy o tym mała grubość warstwy granicznej. Przez kilka tysięcy lat morze pozostawało prawie niezamieszkane, potem życie zebrało swoje żniwo, a kronika geologiczna odnotowała jego odbudowę, która rozpoczęła się od swobodnej reprodukcji kilku, niewielkich, ocalałych gatunków otwornic. Muszle ich potomków tworzyły nowe warstwy białego margla.
EUROPA ZACHODNIA, 5,33 MILIONÓW LAT TEMU
Podczas gdy w Afryce Wschodniej przodkowie australopiteka opanowali sawannę, Morze Śródziemne przeżyło poważny kryzys ekologiczny. Rosnące pasma górskie blokowały jej komunikację z oceanami indyjskim i atlantyckim, z powodu braku wody morze stopniowo wysychało. Ogromny basen o głębokości do 5 kilometrów miejscami pozostawał prawie bezwodny przez setki tysięcy lat. Kryzys zakończył się nagłym przebiciem wód Atlantyku przez Cieśninę Gibraltarską. W tym przypadku trzy czynniki mogą jednocześnie odegrać kluczową rolę: wzrost poziomu oceanu światowego, procesy tektoniczne i erozja ścian basenu. Woda morska wpadła w depresję, tworząc największy znany dziś wodospad. Wysychające i katastrofalne wypełnienie Morza Śródziemnego uchwycone jest w wielu kilometrach soli i gipsu, w licznych jaskiniach,zakopane kaniony rzeczne i schodkowe dno Cieśniny Gibraltarskiej.
Postać: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Można się tylko domyślać, co wydarzyło się na lądzie w tych tysiącleciach, ponieważ w osadach lądowych nie ma wyraźnie wytyczonej granicy w warstwach morskich. Dokładnie ustalono, że gospodarze lądu - różne i liczne dinozaury i pterozaury - nie przetrwały tej granicy.
Jakie wydarzenia miały miejsce 65 milionów lat temu, które oddzieliły epoki geologiczne i spowodowały takie globalne zmiany? W poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie naukowcy zwrócili się ku czynnikom kosmicznym. W połowie XX wieku astrofizycy odkryli zjawisko narodzin supernowych związane z ogromnymi wybuchami energii, a paleontolodzy przypuszczali, że ta nagle uwolniona energia, docierając do Ziemi, może oderwać swoją magnetosferę, która chroni planetę przed silnym promieniowaniem, a tym samym skazać jej mieszkańców na śmierć. Jednak nie można było uzasadnić tej hipotezy, badając zapis geologiczny.
Ponadto wkrótce narodził się kolejny pomysł na kosmiczną katastrofę, który szybko zyskał popularność. Amerykański geofizyk Walter Alvarez odkrył w pobliżu włoskiego miasta Gubbio w cienkiej warstwie gliny, która wyznacza granicę epoki mezozoicznej i kenozoicznej, niezwykle wysoką zawartość irydu, setki razy wyższą niż średnie stężenie w zwykłych skałach. Ojciec Waltera, fizyk atomowy Luis Alvarez, pomógł znaleźć wyjaśnienie tego zjawiska. Okazało się, że fragmenty meteorytów, które spadły na Ziemię, zawierają również dużo irydu i innych metali z grupy platynowców. Oznacza to, że te pierwiastki mogą dostać się do warstwy gliny w wyniku uderzenia ciała kosmicznego. Alvareses zainteresował się zbieżnością czasu przypuszczalnego upadku meteorytu i śmierci dinozaurów i połączył te dwa wydarzenia w jedną hipotezę „zimy na asteroidach” przez analogię do „zimy nuklearnej”:jeśli asteroida o średnicy ponad 10 kilometrów uderzyła w Ziemię z prędkością 20 kilometrów na sekundę, nastąpiło potworne uwolnienie energii, 10000 razy przekraczające wszystkie obecne rezerwy jądrowe Ziemian. Część mieszkańców mezozoiku natychmiast zmarła na skutek szoku i fal upałów, reszta wymarła w wyniku upadku - pył, który wleciał do atmosfery, odbijał promienie słoneczne. Zaczął się trzask zimna, a roślinność, pozostawiona bez światła i ciepła, zaczęła obumierać. Potem nastąpiło masowe wymieranie pozbawionych pożywienia zwierząt.reszta wymarła na skutek upadku - pył, który wzbił się w atmosferę, odbijał promienie słoneczne. Zaczął się trzask zimna, a roślinność, pozostawiona bez światła i ciepła, zaczęła obumierać. Potem nastąpiło masowe wymieranie pozbawionych pożywienia zwierząt.reszta wymarła na skutek upadku - pył, który wzbił się w atmosferę, odbijał promienie słoneczne. Zaczął się trzask zimna, a roślinność, pozostawiona bez światła i ciepła, zaczęła obumierać. Potem nastąpiło masowe wymieranie pozbawionych pożywienia zwierząt.
Po pojawieniu się małej notatki Alvaresova w 1980 roku w czasopiśmie Science liczba artykułów naukowych na temat globalnych katastrof wzrosła setki razy. Przede wszystkim szukali dowodów na słuszność fizyków, którzy poruszyli interesy paleontologii. I znaleźli wiele: na prawie wszystkich odcinkach, gdzie warstwa graniczna w wieku 65 milionów lat jest dość wyraźna, odnotowano anomalię irydu, a także kryształy kwarcu o strukturze uderzeniowej - małe równoległe pęknięcia, które pojawiają się pod bardzo wysokim ciśnieniem, tektyty (schłodzone krople stopu powstające podczas uderzenie dużego meteorytu w skały), warstwy sadzy. Krater Chicxulub odkryto również w Meksyku, czas jego pojawienia się w przybliżeniu pokrywa się z tą granicą.
Śródziemnomorska powódź
Georges Cuvier uważał powodzie morskie za główną przyczynę globalnych wyginięć, ale ta hipoteza nie została potwierdzona przez współczesnych geologów. Aby zalać cały ląd, z wyjątkiem wysokich gór i zniszczyć większość mieszkańców Ziemi, konieczne są co najmniej dwa warunki: podniesienie poziomu Oceanu Światowego o setki metrów i przemijanie zdarzenia. W dzisiejszych czasach, gdy średnia wysokość kontynentów nad poziomem morza wynosi 670 metrów, objętość Oceanu Światowego powinna prawie się podwoić. Takie wydarzenie nigdy nie miało miejsca w historii Ziemi, a ze względu na brak takich rezerw wolnej wody jest prawie niemożliwe w przyszłości. Poziom oceanu światowego regulują dwa główne zjawiska - zmiany w obszarze lodowców kontynentalnych i grzbietów śródoceanicznych (pasma górskie położone w centralnej części wszystkich oceanów). Rozległe lodowcepochłanianie ogromnych mas wody i kompresja grzbietów śródoceanicznych prowadzi do tego, że oceany i morza cofają się, osuszając rozległe obszary szelfu. Procesy odwrotne - topnienie lodowców i wzrost sieci gór podmorskich wypychających masy wody z miski oceanicznej, przyczyniają się do podniesienia poziomu oceanu światowego. Zbieg tych dwóch czynników może spowodować bardzo znaczący wzrost poziomu morza, jak to miało miejsce w połowie kredy, około 90 milionów lat temu. Według najnowszych szacunków poziom Oceanu Światowego wzrósł wówczas o 250 metrów, zalewając rozległe obszary lądu. Jednak uznanie tego wzrostu za katastrofalną powódź jest utrudnione przez długi czas trwania zdarzenia - miliony lat, tyle trwa wzrost podwodnych pasm górskich. Ocean wypływa powoli, odbijając się od lądu o milimetr rocznie. Świat zwierząt potrafi dostosować się do tego tempa,i nie ma szybkiego masowego wymierania.
Dno morskie z okresu kredy, zanim było puste 65 milionów lat temu. Po lewej - muszle mięczaków, „dinozaurów mórz”, nazwanych tak ze względu na ich duże rozmiary i jednoczesne wymarcie. Diorama została stworzona z autentycznych obiektów paleontologicznych przez Santiago Lafargue'a.
Zdjęcie: ANDREY ZHURAVLEV
Lokalne powodzie, czyli gwałtowne zalewanie terenu, zdarzały się w przeszłości kilkakrotnie, ale na bardzo ograniczonej przestrzeni - nigdy nie objęły całej planety i nie wyrządziły większych szkód mieszkańcom lądu. Największa, niezawodnie potwierdzona powódź miała miejsce zaledwie 6 milionów lat temu na Morzu Śródziemnym. W tym czasie, z powodu izolacji od oceanów indyjskiego i atlantyckiego, Morze Śródziemne wyschło, zamieniając się w rozległy basen, miejscami o głębokości prawie 5 kilometrów w stosunku do poziomu Oceanu Światowego. Jej dno stopniowo wypełniała trzykilometrowa warstwa gipsu i soli, powstająca podczas parowania wody morskiej, aw ciepłych solankach płytkich jezior zachowanych w niektórych miejscach przetrwały tylko specjalne bakterie - haloarchaea. Ten etap w historii regionu nazywany jest Kryzysem Mesyńskim - od nazwy prowincji na Sycylii, w której od czasów starożytnych wydobywano sól. Geolodzy bardzo dokładnie ustalili czas zakończenia kryzysu mesyńskiego - stało się to 5,33 miliona lat temu, kiedy wody Atlantyku zaczęły penetrować wzdłuż pęknięć tektonicznych po zachodniej stronie basenu. W pewnym momencie woda przecięła dość szeroki kanał w skałach - obecną Cieśninę Gibraltarską - i trysnęła jak wodospad na suchą, zasoloną nizinę. Wypełnienie Morza Śródziemnego nastąpiło bardzo szybko - zaledwie 15-20 000 lat, podczas których osiedliły się w nim zwykłe społeczności morskie. Hipoteza o katastrofalnie szybkiej powodzi w basenie Morza Śródziemnego była jedną z pierwszych, jakie sformułował radziecki geolog Iwan Czumakow,który pracował przy budowie tamy Asuan w Egipcie w latach 70. XX wieku i odkrył, zgodnie z danymi wiertniczymi, starożytne złoże Nilu wypełnione osadami morskimi. Powódź w Mesynie znacząco wpłynęła na klimat w jej regionie, ale nie doprowadziła do znaczących zmian w biosferze.
W neokatastrofizmie - tak nazywa się zaktualizowana teoria Cuviera - istnieje wiele założeń, które nie mają jeszcze faktycznych dowodów. Jeśli istnienie epok potężnego wulkanizmu nie budzi wątpliwości, ponieważ pozostawiły one jednoznaczne ślady w skorupie ziemskiej, to nie jest łatwo udowodnić upadek asteroidy, a zwłaszcza dokładny czas tego upadku. Ponadto w obu przypadkach niezwykle trudno jest dokładnie ustalić, w jaki sposób konsekwencje katastrofy doprowadziły do wyginięcia gatunku. Nadal nie ma wytłumaczenia, że niektóre poważne katastrofy (na przykład wylewy bazaltu w Ameryce Południowej i Afryce 130 milionów lat temu) nie doprowadziły do masowej śmierci organizmów żywych. Nie w przypadku wszystkich większych wymieszeń w historii Ziemi (jest ich sześć) można było znaleźć katastrofalne przyczyny - wulkaniczne, kosmiczne lub inne. Ze względu na brak faktów nadal trudno to ocenićJak silny wpływ katastrof na ewolucję życia mają jednak naukowcy, nawet zwolennicy neokatastrofizmu, są zgodni co do jednego: a najbardziej niszczycielska ze starożytnych katastrof nie mogła całkowicie zniszczyć ziemskiego życia. Zawsze był ktoś, kto dał początek nowym mieszkańcom planety.
Andrey Zhuravlev