Новая история происхождения жизни на Земле - Киршвинк Джозеф (читать хорошую книгу txt) 📗
Это — несколько сотен метров отложений возрастом 252–248 млн лет, породы, возникшие в течение последних тысячелетий пермского периода (и всей палеозойской эры, которая закончилась пермским периодом) и нескольких миллионов лет после массового вымирания 252 млн лет назад. Вот уже несколько десятилетий исследователи задают себе вопросы, связанные с ископаемыми тех времен, довольно редкими, но очень хорошо сохранившимися Во-первых, как долго длилось это массовое вымирание, начиная с первых признаков того, что данное событие превысило «нормальные» масштабы предыдущих вымираний? Во-вторых, мы хотим выяснить, совпадало ли по времени катастрофическое вымирание на суше с таким же по размаху вымиранием морских обитателей в пермский период. В-третьих (и это, наверное, самое интересное), каковы были причины этого события? Наконец, важно понять, насколько быстро сухопутные экосистемы восстановились, поскольку это поможет понять, как пережить другое, подобное пермскому, вымирание, потенциальная угроза которого намного реальнее, чем мы готовы осознать.
Перефразируя высказывание знаменито палеонтолога XX века Дэвида Раупа из Университета Чикаго, спросим себя: выжившие виды были более жизнеспособны или им просто повезло?
Результаты пермского массового вымирания
Причина, или, скорее, причины, пермского вымирания не находят единодушного объяснения в ученой среде, но с одним из выводов согласны все: последствия вымирания были настолько ужасны, что экосистемы восстанавливались очень и очень долго. Этим данное вымирание отличается от схожего события в меловом периоде (мел-палеогенового вымирания), когда также вымерло больше половины всех животных на планете, но восстановление биосферы после произошло относительно быстро. Возможно, это связано с различием в причинах этих событий. Уже более десяти лет в качестве причины мел-палеогенового вымирания признают столкновение Земли с астероидом, но гибельное воздействие этого столкновения быстро ослабело. Случай пермского массового вымирания иной. Многие исследователи считают, что пермское вымирание также было вызвано падением небесного тела, но вот его последствия, обусловившие вымирание, продолжали действовать на протяжении миллионов лет. Некоторые признаки восстановления можно наблюдать не ранее среднего триаса, около 245 млн лет назад.
Подобная ситуация, когда экосистемы восстанавливались очень медленно, могла иметь место, если представить, что пермское массовое вымирание было полностью или частично обусловлено снижением уровня кислорода в атмосфере в конце пермского периода. Новейшие модели изменений кислородных уровней Бернера показывают, что в течение триасового периода содержание кислорода в атмосфере оставалось очень низким, и даже есть доказательства, что уровень кислорода не начал подниматься до самого конца первой половины триаса, что вполне может объяснить такую долгую задержку восстановления биосферы.
Многие исследования подтверждают, что гибельные условия, сложившиеся после начала вымирания, продолжали существовать очень долгое время. Если это так и если животные как-то приспосабливались к неблагоприятным условиям, можно предполагать, что в триасе возникли бы многие новые виды, и не только как реакция на освободившиеся экологические ниши, но и как результат воздействия жестких условий самих по себе. Так и произошло: мир наполнили многие новые виды: некоторые из них формой и образом жизни напоминали вымерших животных (реакция на освободившиеся экологические ниши), а некоторые являлись совершенно новыми существами, особенно на суше. Позже мы продемонстрируем, что многие новые виды, возникшие в конце триасового периода, были приспособлены к условиям жизни с низким уровнем атмосферного кислорода, который особо не повышался и в юрском периоде, то есть в течение более 50 млн лет. Триас был временем, в котором сосуществовали существа и из мира, богатого кислородом, и из мира с малым содержанием этого газа в средах.
Столкновение или парниковый эффект?
С конца XX века и до наших дней пермскому массовому вымиранию уделяется все больше внимания в первую очередь потому, что оно было самым опустошительным из всех — новые цифры указывают на исчезновение почти 90 % видов.
Насколько быстро это произошло и что послужило причиной — эти вопросы хорошо освещены палеонтологами из Китая и США в солидных трудах, посвященных ископаемым из отложений известняка возле города Мэйшань в Китае [166]. Геологи соотносили толщину каждого осадочного слоя с его принадлежностью к определенному виду породы. Затем из каждого слоя, идентифицированного со всей тщательностью, были взяты ископаемые образцы. Не менее тщательно было проведено описание каждого образца с учетом его отношения к определенному слою. Палеонтологи использовали новый статистический метод Чарльза Маршалла, основанный на оценке доверительного интервала [167], — данная методика позволяет получить данные о реальном временном интервале, к которому может относиться тот или иной ископаемый образец. У китайских исследователей есть некоторое преимущество в работе — в Китае существует большое количество пепловых отложений, возраст которых можно определить с помощью инструментов, измеряющих показатели изотопов урана/свинца. Именно это и было проделано недавно Сэмом Боурингом из Массачусетского технологического института [168]. Сведения, полученные в результате совместной работы китайских и американских коллег, определяют длительность пермского вымирания не более 60 тысяч лет, что является невероятно точным показателем для пород возрастом более четверти миллиарда лет.
Всего в области Мэйшань было обработано пять различных стратиграфических уровней, образцы брали в интервалах от 30 до 50 см. В результате были найдены и описаны 333 вида морских животных, относящихся к различным группам, например, кораллы, двустворчатые и плеченогие моллюски, улитки, головоногие, трилобиты и многие другие. Таких тщательных исследований в отношении настолько разнообразных образцов фауны из подобных пород до этого никто не проводил.
Помимо прочего, в морских экосистемах — как на мелководье, так и в глубине — в конце пермского периода произошло значительное сокращение содержания кислорода. Об этом пишет, в частности, Юкио Изодзаки из Токийского университета в своей работе 1996 года. В его исследовании показано, что глубоководные кремнистые сланцы, относящиеся к периоду массового вымирания, имеют черный, «траурный», цвет, хотя обычно бывают красного цвета. Дефицит кислорода был, очевидно, так велик, что многие морские организмы погибли быстро и внезапно, подобно тому, как это происходит в современных «красных приливах». Также существуют свидетельства того, что в период пермского массового вымирания происходило глобальное потепление и значительное усиление вулканической активности и эффузии (излияния лавы) в Сибири.
Существует множество гипотез относительно причин данного вымирания.
Во-первых, возможно, сибирские излияния базальта привели к выбросам в атмосферу больших объемов газа, что вызвало изменение климата и кислотные дожди. Это предположение подтверждается специалистом в области геохронологии из Беркли Полом Ренном и его коллегами. Другой возможной причиной различные независимые исследователи считают внезапный выброс метана в атмосферу. Кроме того, хотя непосредственных доказательств этому и не найдено, возможность вымирания вследствие столкновения Земли с астероидом является также очень популярной гипотезой. Например, китайские коллеги утверждают, что воздействие было «очень быстрым». Среди всех предположений о причинах данного массового вымирания только удар астероида мог привести к таким масштабам и интенсивности гибели животных за очень короткое время.
На рубеже прошлого и нынешнего тысячелетия исследователи истории развития Земли и жизни на планете просто влюбились в теории внеземных причин многих, если не всех, массовых вымираний. В 2000 году пермское вымирание казалось чем-то совершенно отличным от всего, что было известно о вымираниях. В геологическом братстве подозревали, что виной тому стало космическое столкновение, но какое-то не такое, как катастрофа, ставшая сенсацией 1980-х, виновником которой и основной причиной гибели динозавров и всего мел-палеогенового вымирания назвали астероид. Возможно, пермское вымирание имело несколько причин, а возможно, один серьезный толчок спровоцировал возникновение цепи гибельных событий. Примечательно, что никто из тех, кто изучал в конце XX — начале XXI века образцы китайских пород, не обнаружил хорошо известные признаки внеземных причин мел-палеогенового вымирания: ни иридия, ни деформации кварца.
