Loading AI tools
крупнейшее массовое вымирание в фанерозое Из Википедии, свободной энциклопедии
Массовое пермское вымирание (также известное как Позднепермское вымирание, Последнее пермское вымирание, неформально именуемое как англ. The Great Dying — Великое вымирание[1], или как англ. The Greatest Mass Extinction of All Time — величайшее массовое вымирание всех времён[2]) — одно из пяти массовых вымираний. По нему проведена граница между пермским и триасовым геологическими периодами (оно же разделяет палеозойскую и мезозойскую эры). Возраст этой границы по современной геохронологической шкале — 251,902 ± 0,024 млн лет[3].
Является самой крупной катастрофой биосферы в истории Земли[4][5], которая привела к вымиранию 57 % биологических семейств, 83 % биологических родов, 81 % морских видов[6][7][8] и 70 % видов наземных позвоночных[9]. Согласно некоторым исследованиям, произошло вымирание 96 % всех морских видов[10]. Катастрофа стала единственным известным массовым вымиранием насекомых[11], в результате которого вымерло около 57 % родов и 83 % видов всего класса. Пермское вымирание стало крупнейшим из «большой пятерки» массовых вымираний фанерозоя[12]. Есть свидетельства существования одного-трёх отдельных импульсов или фаз вымирания.[9][13]
Ввиду утраты такого количества и разнообразия биологических видов восстановление биосферы заняло гораздо более долгий срок по сравнению с другими катастрофами, приведшими к вымираниям[7]. Модели, по которым протекало вымирание, находятся в процессе обсуждения[14]. Различные научные школы предполагают от одного[15] до трёх[16] толчков вымирания. По данным исследователей из Массачусетского технологического института, 96 % водных видов и 70 % наземных видов вымерли всего за 60 тысяч лет[17]. Изучив отложения в центральных регионах провинции Гуанси, китайские учёные из Института геологии и палеонтологии в Нанкине пришли к выводу, что пермское вымирание длилось несколько тысяч лет или даже меньше, но текущие методики датировок не позволяют снизить оценку длительности пермского вымирания до срока меньше чем в 30 тыс. лет[18][19].
Точные причины Великого вымирания остаются неизвестными. Согласно научному консенсусу, основной причиной вымирания стали потопные извержения базальтовых вулканов, образовавших Сибирские траппы[20], которые в свою очередь могли быть вызваны падением астероида диаметром порядка 100 км в противоположную точку Земли, образовавшего кратер Земли Уилкса. Это вызвало выбросы диоксида серы и диоксида углерода, вызвав эвксинию[21][22] и закисление[23][24][25] Мирового океана, повышение глобальных температур[26][27][28]. Уровень содержания углекислого газа в атмосфере вырос с 400 до 2500 ppm, таким образом в ходе этого периода в систему атмосфера-океан добавилось от 3900 до 12000 гигатонн углерода[26]. Предполагается, что вымиранию способствовали и другие важные сопутствующие факторы:
Сначала предполагалось, что толщи горных пород, охватывающие границу пермского и триасового периодов слишком немногочисленны, было слишком много пробелов для учёных, чтобы достоверно определить детали вымирания[2]. Тем не менее, сейчас можно датировать события вымирания с тысячелетней точностью. С помощью урано-свинцово-циркониевого анализа образцов вулканического пепла из одного из признанных глобальных стратотипов в Чансине (Китай) была определена модель вымирания с высоким разрешением. Это позволило исследовать связи между глобальными экологическими возмущениями, нарушением углеродного цикла, массовым вымиранием и восстановлением в масштабах тысячелетия. Благодаря первой находке конодонта Hindeous parvus была определена граница пермского и триасового периодов[42][43].
Массовое пермское вымирание произошло между 251,941 ± 0,037 и 251,880 ± 0,031 миллионами лет назад, и заняло 60 ± 48 тысяч лет[44]. Масштабное и резкое глобальное снижение соотношения стабильного изотопа углерода-13 к изотопу углерода-12 совпадает с этим вымиранием[45][46][47], и иногда используется для определения границы пермского и триасового периодов в породах, непригодных для радиоизотопного датирования[48]. Уменьшение изотопов углерода составило 4—7 % и продолжалась примерно 500 тысяч лет[49], хотя оценить его точное значение сложно из-за диагенетических изменений многих осадочных фаций, охватывающих границу периодов[50][51].
Дополнительные данные об изменении окружающей среды вокруг границы пермского и триасового периодов предполагают повышение температуры на 8 °C[52] и увеличение выбросов углекислого газа (CO2) до 2500 ppm (для сравнения, непосредственно перед началом Промышленной революции концентрация составляла 280 ppm[52], а в настоящее время — около 415 ppm[53]). Есть также свидетельства увеличения ультрафиолетового излучения, достигающего почвы, вызвавшего мутацию спор растений[41][52].
Предполагалось, что на рубеже пермского и триасового периодов произошёл резкий всплеск распространения как морских, так и наземных грибов, поскольку они питались погибшими растениями и животными[54]. Этот «грибной всплеск» использовался некоторыми палеонтологами для идентификации литологической последовательности находящейся на границе перми и триаса или очень близко к ней в породах, непригодных для радиометрического датирования или в которых отсутствуют подходящие окаменелости для проведения биостратиграфии[55]. Однако даже сторонники гипотезы грибных всплесков отмечали, что «грибные всплески», возможно, были повторяющимся явлением, характерным для экосистемы, возникшей после вымирания в начале триаса[54]. Сама гипотеза грибного всплеска подвергалась критике по нескольким причинам: редувиаспорониты — наиболее распространённые предполагаемые грибковые споры, на самом деле могут быть окаменевшей водорослью[52][56], грибной всплеск не произошёл в мировом масштабе[57][58][59], и во многих местах не отмечен на границы перми и триаса[60]. Редувиаспорониты, обнаруженные в некоторых наземных ископаемых пластах, могли даже сопровождать наступление триасового мира с преобладанием озёр, а не наступление к ранней триасовой зоне смерти и распада[61]. Однако новые химические данные лучше согласуются с грибковым происхождением редувиаспоронитов, что ослабляет эту критику[62][63].
Существует неопределённость относительно продолжительности общего вымирания, а также сроков и продолжительности вымирания различных групп в рамках более широкого процесса. Некоторые данные позволяют полагать о существовании множества импульсов вымирания[9][64][65] или что вымирание было длительным и растянулось на несколько миллионов лет, с резким пиком в последний миллион лет пермского периода[60][66][67]. Статистический анализ некоторых ископаемых пластов в Мэйшане (провинция Чжэцзян на юго-востоке КНР) позволяет предположить, что произошёл один пик основного вымирания[13], в то время как исследование разреза Лянфэня обнаружило свидетельства двух волн вымирания, MEH-1 и MEH-2, они различались по причинам[68]. Исследование разреза Шанси также выявило два импульса вымирани, происшедших по различным причинам[69]. Недавние исследования показывали, что разные группы вымерли в разное время; например вымирание ракушковых (остракод) и плеченогих (брахиопод) разделял период от 670 тыс. до 1,17 млн лет, хотя точную дату сложно определить[70]. Палеоэкологический анализ слоёв лопинской эпохи (последней эпохи пермского периода и соответственно палеозоя) в бассейне Боуэн[англ.] в австралийском Квинсленде указывает что морская среда периодически испытывала многочисленные периоды стресса, длившиеся от среднего до позднего периода лопинской эпохи. Это привело к собственно событиям вымирания в конце пермского периода, что подтверждает аспекты градуалистической гипотезы[71]. Кроме того, согласно одному исследованию, сокращение богатства морских видов и структурный коллапс морских экосистем также могли быть разделены по времени: первое предшествовало второму примерно на 61 000 лет[72].
Также нет единства во мнениях, происходили ли вымирания наземных и морских видов одновременно. Данные полученные из хорошо сохранившихся горных пород в восточной части Гренландии позволяют предполагать, что вымирание наземных и морских организмов началось одновременно. Согласно этой гипотезе, вымирание и упадок животных сконцентрирован в период длиной от 10 до 60 тысяч лет а растениям потребовалось еще несколько сотен тысяч лет, чтобы показать все последствия этого события[73]. Многие осадочные толщи пород Южного Китая демонстрируют синхронное вымирание наземных и морских видов[74]. Исследования продолжительности и течения массового пермского вымирания, проведённые в Сиднейском бассейне, также подтверждают синхронность появления наземных и морских биотических коллапсов[75]. Другие ученые полагают, что массовое вымирание наземных видов началось за 60 000–370 000 лет до начала массового вымирания морских видов[76][77]. Хемостратиграфический анализ разрезов в норвежских губерниях Финнмарк и Трёнделаг показывает, что круговорот наземной флоры произошел до большого отрицательного сдвига δ13C во время вымирания морских организмов[78]. Датировка границы между зонами скопления дицинодонов и листрозавров в бассейне Кару указывает на то, что вымирание организмов на суше произошло раньше, чем вымирание организмов в море[79]. В формации Суньцзягоу в Южном Китае также зафиксирован упадок наземной экосистемы, предшествовавший кризису морской экосистемы[80].
Изучение датировки и причин пермско-триасового вымирания осложняется часто упускаемым из виду кептенским вымиранием (также называемым гваделупским вымиранием), одним из предполагаемых двух массовых вымираний в поздней стадии пермского периода. Кептенское вымирание близко предшествовало пермско-триасовому вымиранию. Начало пермско-триасового вымирания трудно отделить от конца кептенского вымирания, в зависимости от рассматриваемого фактора[81][82]. Многие из вымираний, когда-то датированные границей пермского и триасового периодов, в последнее время были перенесены в конец кептенской эпохи. Также неясно, достаточно хорошо ли восстановились некоторые виды, пережившие кептенское вымирание, чтобы их окончательную гибель в пермско-триасовом вымирании можно было рассматривать отдельно от кептенского события. Меньшинство учёных считает, что последовательность экологических катастроф фактически составила единое длительное событие вымирания, в зависимости от того, какой вид рассматривается. Эта старая теория до сих пор поддерживается в некоторых недавних работах[9][83] и предполагает, что было два крупных толчка вымирания с интервалом в 9,4 миллиона лет, разделённых периодом менее масштабных вымираний, но все же значительно превышающих фоновый уровень. Согласно это теории окончательное вымирание уничтожило только около 80% морских видов, живших в то время, тогда как остальные потери произошли во время первого импульса или в промежутке между импульсами. Один из таких импульсов вымирания произошел в конце гваделупской эпохи пермского периода[9][84][85]. Например, все роды дейноцефалов вымерли в конце гваделупского периода[83], как и Verbeekinidae, семейство крупных веретенообразных фораминифер[86]. Вымирание в конце гваделупского периода по-видимому по разному коснулось морских организмов в зависимости от места и таксономических групп: брахиоподы и кораллы понесли серьёзные потери[87][88].
Общепринятого объяснения причин вымирания пока нет. Рассматривается ряд возможных причин:
Наиболее распространена гипотеза, согласно которой причиной катастрофы явилось излияние траппов (вначале относительно небольших Эмэйшаньских траппов около 260 млн лет назад, затем колоссальных Сибирских траппов 251 млн лет назад)[96], которое могло повлечь за собой вулканическую зиму, парниковый эффект из-за выброса вулканических газов и другие климатические изменения, повлиявшие на биосферу[97][98].
В 2017 году исследование учёных MIT, Сиракузского университета и геологической службы США (опубликовано в Nature Communications)[99] с использованием уран-свинцового метода датировки позволило разделить толщу Сибирских траппов на три стадии формирования. Было оценено время появления и внедрения основных магматических пластов — силлов[100]. Когда вылилось 2/3 магмы, вымирания ещё не происходило, поскольку содержание изотопов углерода не менялось. Однако на следующей стадии, в момент внедрения первого силла (приблизительно 251,907±0,067 млн лет назад)[99], в атмосферу должно было быть выброшено много вулканических газов, которые могли привести к парниковому эффекту и закислению океанической воды (возможно, поэтому морских видов погибло около 95%, тогда как сухопутных — меньше, около 70%)[101]. Как предполагают исследователи, этот момент и нужно рассматривать как начало массового вымирания, поскольку именно тогда содержание изотопа углерода 13С резко упало[99][100][101].
Свидетельства того, что падения астероидов могли вызвать позднемеловую катастрофу, порождают гипотезы о том, что похожие события также могли бы стать причиной и других событий массового вымирания, включая пермское вымирание, и для проверки этих гипотез ведутся поиски кратеров соответствующих размеров.
В Австралии и Антарктиде найдены доказательства существования ударных событий, соответствующих пермскому периоду: зёрна кварца ударного происхождения[102][103], фуллерены с включениями инертных газов внеземного происхождения[104], фрагменты метеоритов в Антарктике[105] и зёрна, содержащие повышенный уровень железа, никеля и кремния — возможно, ударного происхождения[106]. Однако достоверность большинства из этих исследований весьма сомнительна[107][108][109][110]. Например, кварц из Антарктики, который считался имеющим ударное происхождение, был исследован в середине 2000-х годов при помощи оптического и электронного микроскопов. В результате было выявлено, что найденные образцы образовались, скорее всего, в результате пластических деформаций в твёрдых телах, а не от ударов при тектонических процессах, подобных вулканизму[111].
Как следы метеоритов, ставших причиной массового пермского вымирания, рассматривают несколько кратеров (возможно, ударного происхождения), в том числе структуру Беду[англ.] в северо-восточной части Австралии[103] и гипотетический кратер Земли Уилкса в западной Антарктике[112][113]. В большинстве из этих случаев гипотеза космического удара не получила подтверждения и была подвергнута критике.
Однако, экспериментально подтвердить или опровергнуть импактное происхождение кратера Земли Уилкса и установить его точный возраст в настоящее время технически сложно, поскольку кратер находится под ледником Антарктиды. Датировка этой геологической структуры (по косвенным данным её возраст находится в диапазоне 100 — 500 миллионов лет) не противоречит её связи с пермским вымиранием. Существует гипотеза, согласно которой импакт такой силы мог вызвать резкий рост вулканической активности сибирских траппов, располагавшихся в то время почти с противоположной стороны Земли, что дополнительно способствовало вымиранию[114].
В ходе вымирания наиболее сильно пострадали морские беспозвоночные. Доказательства этому найдены в образцах, найденных в разрезах в южном Китае на границе пермского и триасового периодов. Здесь в пределах двух последних осадочных зон, содержащих конодонты перми, исчезают 286 из 329 родов морских беспозвоночных. Уменьшение разнообразия, вероятно, было вызвано резким увеличением вымираний, а не уменьшением видообразования.
В результате массового вымирания с лица Земли исчезло множество видов, ушли в прошлое целые отряды и даже классы; подкласс парарептилий, многие виды рыб и членистоногих (в том числе знаменитые трилобиты). Катаклизм также сильно ударил по миру микроорганизмов. Все экологические связи были разрушены и впоследствии выстраивались заново.
Считается, что на восстановление биосферы после массового вымирания ушло около 30 млн лет, однако некоторые учёные делают выводы, что оно могло произойти и за более короткий промежуток времени, около 5—10 млн лет[115]. Вымирание старых форм открыло дорогу многим животным, долгое время остававшимся в тени: начало и середина следующего за пермью триасового периода ознаменовалось становлением архозавров, от которых произошли динозавры и крокодилы, а впоследствии птицы. Кроме того, именно в триасе появляются первые млекопитающие.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
