Новая история происхождения жизни на Земле - Киршвинк Джозеф (читать хорошую книгу txt) 📗
Группа Олсена изучала образцы, собранные из отложений на суше (точнее, в ручьях и мелких озерах на суше), и окаменелости были не останками животных, а следами их жизнедеятельности. И все же, несмотря на различия своих исследований и тех, что проводил Альварес, Олсен и его коллеги пришли к тому же заключению: 200 млн лет назад, на границе триаса и юры, Земля столкнулась с большим астероидом, и, как во времена мел-палеогенового вымирания, досталось и динозаврам. Но аргументом Олсена, в частности, было и то, что столкновение привело к гибели конкурентов динозавров, тем самым простимулировав увеличение размеров и разнообразия последних. В отличие от команды Луанн Беккер, которая проводила свои изыскания о пермском вымирании в глубокой тайне, Ольсен позвал всех желающих посмотреть на его находки, и многие специалисты в области массовых вымираний в самом деле поехали смотреть.
Образцы Олсена действительно содержали иридий, многие лабораторные проверки это подтвердили, чего не скажешь о работах Беккер. Но иридий сам по себе не может обеспечить палеонтологическим исследованиям публикацию в одном из самых уважаемых научных журналов — Science Олсен и его коллеги обеспечили в своей работе с образцами из Нью-Джерси совершенно иное направление доказательств. В многочисленных образцах того же периода, что и породы с иридием, команда Олсена отметила хорошо просматриваемые отличия в отпечатках следов жизнедеятельности животных. Прекрасно сохранившиеся трехпалые следы, известные в Нью-Джерси уже более двух веков, показывают рост численности, размеров и разнообразия форм.
Ожидалось, что следы, найденные в отложениях, образованных после триасово-юрского вымирания, покажут меньшую численность животных, меньшее разнообразие видов и меньшие размеры, поскольку один урок мел-палеогенового вымирания, вызванного падением астероида, мы хорошо усвоили — астероид привел к массовой гибели именно крупных существ. Во время мел-палеогенового вымирания погибли не только крупнейшие из известных динозавров, но и многие другие, размерами не крупнее тех, следы которых обнаруживаются в позднем триасе и раннем юрском периоде. В общем, если бы триасово-юрское вымирание было вызвано падением астероида, то после него существовало бы намного меньше видов, и они были бы гораздо меньшего размера. Но следы животных в отложениях на границе триаса и юры показывают обратное: и самих следов больше, и формы разнообразнее, и размеры намного крупнее, чем самые крупные из всех следов собственно триасового периода. Именно эти обстоятельства, а не иридий, убедили редакторов, что данное исследование достойно публикации в Science.
Работу Олсена и его коллег [188] со всей тщательностью проанализировали два эксперта в области последствий столкновений Земли с небесными объектами — Фрэнк Кайт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Дэвид Кринг из Университета Аризоны. Оба были убеждены, что наличие иридия свидетельствует о факте столкновения в тот момент геологического времени, и оба указали, что количество иридия, обнаруженное командой Олсена в разных местах, существенно меньше, чем в любой из областей, известных отложениями мел-палеогенового вымирания. Итак, что-то действительно упало на Землю, но настолько небольшое, что не могло привести к масштабному вымиранию. Поэтому, хотя возможность столкновения Земли с небесным телом в конце триаса оказалась более вероятной, чем в конце перми, по-прежнему сложно поверить, что триасово-юрское вымирание было вызвано именно столкновением, как, например, в случае мел-палеогенового вымирания.
В Квебеке действительно есть большой кратер. Он один из самых больших хорошо различимых даже из космоса кратеров на планете, его название — Маникуаган, его диаметр — около 100 км (Чуксулуб, например, 180–200 км в диаметре).
Долгое время считалось, что Маникуаган появился 210 млн лет назад, то есть во время триасово-юрского вымирания, и может быть следом от астероида. Однако более точный анализ позволил определить, что Маникуаган старше — около 214 млн лет. Радиоактивный метод показал, что триасовый период закончился около 201 млн лет назад, то есть он моложе Маникуагана.
Наши собственные исследования на островах Хайда-Гуаи были сосредоточены в первую очередь на триасово-юрском вымирании, но мы также хотели найти доказательства вымирания более раннего периода в породах, которые относили к возрасту около 214 млн лет. Кривые вымираний, построенные в конце XX века, показывали возможность того, что падение астероида, который мог оставить кратер такого размера, как Маникуаган, привело бы к гибели четверти или даже двух третей всех видов на планете — но мы ничего такого не нашли! Может, мы переоценили разрушительную силу астероидов?
Цвета триасового периода
Роберт Бернер, геохимик из Йельского университета, к началу XXI века значительно усовершенствовал методы измерений уровней кислорода и углекислого газа, и его компьютерные модели стали намного точнее. Теперь можно увидеть изменения уровней этих газов для каждого интервала в 10 млн лет за последние 560 млн лет. Результаты работ Бернера показывают поразительное совпадение: периоды низкого уровня кислорода (или периоды его быстрого снижения) соотносятся с событиями массовых вымираний.
Все три случая массовых вымираний, причины которых не до конца выяснены, характеризуются отложениями, сформированными в условиях с низким уровнем кислорода [189]. При таких обстоятельствах слои отложений обычно становятся черными, потому что содержат минерал серный колчедан (пирит) и другие соединения с серой, что показательно именно для случаев с низким уровнем кислорода в среде формирования отложений.
Также интересен тот факт, что слои периодов тех трех массовых вымираний содержат чрезвычайно тонкие, даже сплющенные, слои осадочных структур. Очень многие организмы питаются органическими остатками или строят в них норы, поэтому отложения пород в океане со времен кембрия подверглись значительной биотурбации — переработке в результате жизнедеятельности многих существ. Если слои осадочных пород очень тонки, это значит, что они формировались в местах и во время полного отсутствия или почти полного отсутствия животных.
Таким образом, у нас есть три аргумента, основываясь на которых мы можем заключить, что пермское, триасово-юрское и мел-палеогеновое вымирания происходили в периоды с очень низким уровнем кислорода: модели Бернера, минералогические факты (цвет пород) и свидетельства тонких осадочных отложений.
Открытие в конце 1990-х годов обратной зависимости уровней кислорода и углекислоты в атмосфере является еще одним важным компонентом в описании всей картины обсуждаемых случаев вымираний. Как и сведения о низких уровнях кислорода, об уровнях углекислого газа можно судить и по моделям Бернера, и по состоянию пород, в данном случае — по состоянию окаменелостей в породах. К сожалению, невозможно точно измерить количество углекислого газа, присутствовавшего в окружающей среде в определенное время в древности. Углекислый газ не влияет на цвет пород и на океанические донные отложения. И все же было проведено одно очень грамотно организованное исследование ископаемых, результаты которого стали настоящим прорывом и позволили узнать относительный объем углекислоты. Благодаря этому методу палеоботаник, например, может определить, увеличивалось ли, уменьшалось или было стабильным содержание CO2 в определенный интервал длительностью один миллион лет. Более того, можно также выяснить, во сколько раз уровень углекислого газа превышал определенный исходный показатель или насколько был ниже его.
Как все гениальное, измерение углекислого газа оказалось простым и понятным. Ботаники, изучая листья современных растений, уже давно проводили эксперименты, в которых определенные виды растений выращивались в закрытых смоделированных условиях, уровень CO2 при этом можно было увеличивать или уменьшать относительно содержания данного газа в сегодняшней атмосфере (это около 360 ppm в те времена, когда такие эксперименты только начали проводить). Как выяснилось, растения крайне чувствительны к уровню углекислоты в атмосфере, даже небольшие концентрации CO2 способны влиять на собственное содержание углерода в растениях, углерод — основной строительный материал живых организмов. Растения получают углекислый газ извне главным образом через устьица в листьях. Вырастая в условиях с повышенным содержанием CO2, растения образуют небольшое количество устьиц, поскольку и малого количества хватает для их жизнедеятельности при высоких концентрациях углекислоты в воздухе. Исследователь с надеждой обращает свой взор к фоссилиям растений, в листьях которых хорошо просматриваются устьица, — и результаты подтверждают данные моделей Бернера.
