Ученые подтвердили начало шестого массового вымирания
Биологи Гавайского университета в Маноа и Национального музея естественной истории в Париже представили доказательства начала нового массового вымирания, вызванного деятельностью человека. Свои выводы исследователи представили в журнале Biological Reviews.
Как пишут ученые, шестое массовое вымирание пока затрагивает отдельные группы организмов, находящиеся в бедственном положении. Это объясняет, почему темпы вымирания животных, указанных в Красном списке МСОП («Красная книга»), не отличается от фоновых. Список редких и исчезающих видов живых организмов включает лишь незначительную часть беспозвоночных, оцененных по охранному статусу. Оценки истинной скорости вымирания организмов этой группы намного превосходят фоновое значение.
По мнению исследователей, примерно с XVI века моллюски потеряли 7,5-13 процентов видов из двух миллионов. Это составляет 150-260 тысяч видов, что на несколько порядков больше количества, занесенного в Красную книгу (882 вида). При этом нет никаких доказательств того, что морская биота достигла того же кризиса, что и не морская. Островные виды пострадали гораздо больше, чем континентальные.
Авторы работы не согласны с утверждением, что новое вымирание является естественным порядком вещей. В настоящее время человек является единственной значительной силой, способной оказывать значительное воздействие на биосферу Земли. Как заключают специалисты, перед лицом нарастающего кризиса ученые должны применять методы превентивной археологии, собирать и документировать как можно больше видов, прежде чем они исчезнут.
Статья с таким названием вышла в сентябре прошлого года в журнале Национальной Академии Наук США (https://www.pnas.org/content/116/39/19342). Рассказывается в ней, как нетрудно догадаться, если немного интересуешься палеонтологией вообще и динозаврами в частности, об астероиде, убившем динозавров. Это анализ первых суток, прошедших с момента падения, сделанный на основе геологических исследований, проведенных в пиковом кольце кратера Чиксулуб. На самом деле статья не слишком увлекательная, как и практически любая научная статья для человека со стороны, мне просто название понравилось. Я собрал вместе некоторые факты, которые вычитал в ней и в других статьях, и попытался придать немного художественности.
Итак, полуостров Юкатан, 66038000 ± 11000 лет назад, понедельник, 7 утра, 300 километров от побережья.
Молодой Альбертозавр удачно поохотился и теперь стоит в зарослях травы и увлеченно пожирает добычу, какое-то млекопитающее. Он отрывает куски, запрокидывает голову и заглатывает их. Вдруг что-то привлекает его внимание. В утреннем небе на севере появляется маленькая светящаяся точка. Она начинает расти и становиться все ярче. Становится яркой настолько, что невозможно смотреть, ярче встающего на востоке Солнца. Динозавр закрывает глаза, но через несколько секунд это уже не помогает. Он отворачивается и пытается убежать, но и это его спасает ненадолго. Свет заполняет собой вообще все, начинает жечь его шкуру, подпаливает перья и поджигает сухую траву вокруг. Проходит еще несколько секунд, и к его облегчению все кончается. Астероид залетел за горизонт, осталось только зарево. Несколько мгновений ничего не происходит, а потом все небо ослепительно вспыхивает.
66 миллионов лет назад десятикилометровый кусок камня весом в несколько триллионов тонн со скоростью 20 километров в секунду пронзил атмосферу Земли и врезался в Мексиканский залив недалеко от северного берега полуострова Юкатан.
Метеориты малого размера, примерно до 20-30 метров в поперечнике, почти полностью разрушаются в атмосфере из-за нагрева, часто взрываются. Таким был Челябинский метеорит.
Метеориты большего размера, начиная примерно от 50 метров, могут долететь до поверхности почти целиком, хоть и теряют при этом значительную часть кинетической энергии. Таким был метеорит пробивший в Аризоне кратер Бэрринджера.
Астероид, упавший на Юкатан, был слишком большим. Астероиды такого размера не тормозятся земной атмосферой сколько-нибудь ощутимо, потери скорости составляют ничтожные доли процента. И все эти триллионы триллионов джоулей превращаются в энергию разлетающихся осколков, тепло и разрушительные ударные волны.
Пролетая сквозь атмосферу, астероид как поршень спрессовывает воздух перед собой. Двадцатикилометровую колонну воздуха каждую секунду сплющивает в блин, одну за одной, все плотнее и плотнее, воздух просто не успевает убраться с его пути. Именно от этого по большей части происходят нагрев и свечение, а не от трения, как думают некоторые. Воздух разогревается до колоссальных температур. Не как в эпицентре ядерного взрыва, конечно, но речь идет о десятках тысяч градусов, в разы жарче поверхности Солнца.
Наш астероид настолько крут, что устроил глобальную катастрофу еще даже не добравшись до поверхности. Пролетая сквозь атмосферу, он сиял так жарко, что устраивал пожары в радиусе тысячи километров.
Но очень быстро все это стало неважно, потому что глыба размером больше Эвереста врезалась в Землю. Секунды хватило ей, чтобы пробить земную кору на глубину 20 километров. Толщу вод Мексиканского залива он вообще не заметил. Глыба разлетелась в пыль и испарилась. Энергия взрыва составила более 10^24 джоулей. Если распределить ее равномерно по всему Земному шару, то получилось бы по 50 бомб Хиросимы на квадратный километр. Образовался кратер диаметром почти в 200 километров.
Небольшой факт: упавший метеорит, оставляет после себя кратер диаметром примерно в 20 раз больше себя
Столкновение выбило 15 триллионов тонн (несколько тысяч кубических километров) породы и отправило их в полет. Небольшая часть ее на скорости больше первой космической улетела в открытый космос, все остальное - начало падать обратно. В течение часов обломки покрыли бОльшую часть Земного шара, но продолжали падать с орбиты еще в течение трех суток. Везде, где падали эти раскаленные, расплавленные обломки, начинались пожары. А десятки миллиардов тонн сажи от этих пожаров остались висеть в атмосфере на долгие месяцы. На всей Земле наступила ночь. А потом зима.
Карта распространения лесных пожаров после падения.
Но вернемся к нашему Альбертозавру ненадолго. Примерно через полминуты после падения до него дошли бы первые продольные сейсмические волны. Эти волны обычно очень слабы и регистрируются только сейсмографами, но в этот раз их силы, наверное, было бы достаточно, чтобы сбить Альбертозавра с ног. А пока бы он вставал, до него бы докатились поперечные поверхностные сейсмические волны, и их бы он смог пережить только чудом. Колебания земной коры в сотнях километров в радиусе от места падения были эквивалентны землетрясению магнитудой 11-12. Чтобы представить себе, что такое магнитуда 12, можно сказать, что сильнейшее в истории землетрясение (https://ru.wikipedia.org/wiki/Великое_Чилийское_землетрясение) было магнитудой 9,5.
Увеличение магнитуды на 1 - это увеличение амплитуды колебаний в 10 раз, энерговыделения - в 30 раз. В обычных условиях землетрясения магнитудой 12 невозможны. Земная кора просто не в состоянии накопить настолько большую энергию упругой деформации, чтобы потом ее одномоментно высвободить. Настолько сильные землетрясения - это результаты импактных событий.
Хотя землетрясения довольно быстро ослабевают с удалением от эпицентра, в этот раз весь Земной шар звенел как гонг. До противоположной стороны Земли через час после падения докатились сейсмические волны магнитудой 9. Там они, возможно, стали причиной изливания Деканских траппов (https://ru.wikipedia.org/wiki/Деканские_траппы) - события, которое само по себе способно было устроить массовое вымирание. И по всему Земному шару на своем пути они вызвали извержения вулканов.
Следуя за сейсмическими волнами, через несколько минут, до чудом выжившего Альбертозавра начинают докатываться ударные волны. Когда взорвался вулкан Кракатау, звук от взрыва был настолько сильным, что у половины команды на судне, находившемся в 70 километрах от вулкана, полопались барабанные перепонки. Взрыв от падения астероида был в миллион раз мощнее. Альбертозавр получил сильнейшую контузию и умер мгновенно. А ударные волны покатились дальше и обогнули Земной шар десятки раз. Недели после падения по всей Земле гуляло эхо.
Но и это еще не все. Вслед за землетрясениями, пожарами и ударными волнами пришли цунами. Пережившим все вышеперечисленное, если можно так сказать, повезло. Астероид упал в мелкое море. Упади он посреди Тихого океана, все материки затопили бы волны километровой высоты. А так высота цунами составила "всего лишь" около 100 метров. Волны проникли вглубь суши на сотни километров, затопив равнины будущих США. Следы цунами нашли в Северной Дакоте.
Чтобы немного представить масштаб, вспомните цунами 2011 года, высота которого едва достигала 10 метров.
Цунами отражались от берегов с уже пылающими лесами и шли обратно к месту падения, неся с собой уголь, который оседал в гигантском кратере поверх остывающей расплавленной породы. Примерно так закончились первые сутки.
На этом закончились и основные разрушения, но, как ни странно, самое страшное для биосферы только началось. По всей планете пылают лесные пожары, миллиарды тонн сажи и других частиц повисают в тропосфере и закрывают солнечный свет.
К тому моменту, когда пожары отгорели, звезд и Луны больше не видно, даже направление на Солнце едва ли можно угадать. Разница между днем и ночью сводится к тому, что днем видно хоть что-то, как в свете полумесяца, а ночью не видно вообще ничего. И так полтора года. Температура постепенно падает.
Но пока она еще не упала совсем низко, начинают идти кислотные дожди. Дело в том, что столкновение среди прочих пород выбросило в тропосферу несколько сотен миллиардов тонн соединений серы. Неделями по всей земле с неба льется серная кислота, мрак разрезают молнии. Кислоты отравляют почву и водоемы. Океанам досталось не слишком сильно, а вот мелкие пресные водоемы получили по полной, обитавшие в них виды вымерли.
А потом наступила зима. Постепенно средняя температура на суше упала почти на 30 градусов, температура поверхности океанов - на 10 градусов. Некоторые считают, что на короткое время Земля даже могла снова превратиться в снежок (https://ru.wikipedia.org/wiki/Земля-снежок), как в далеком прошлом, но это маловероятно. Темно, холодно, все выжившие растения, а так же фитопланктон ингибировали фотосинтез, они начинают умирать. Пожалуй, именно это стало самым сильным ударом по жизни на Земле - были подорваны фундаменты всех пищевых цепей. Вымерло три четверти всех видов, существовавших тогда. Да что там видов... Вымирали целыми семействами, даже отрядами (те самые динозавры). Если считать в особях, то даже подумать страшно, сколько тогда вымерло. 99 из 100? Возможно...
Конечно, все это произошло не сразу, и это массовое вымирание растянуто во времени на столетия и тысячелетия, но можно не сомневаться, что самый весомый удар по биосфере нанес этот астероид и следующие несколько лет последствий его падения. Не смотря на то, что климат восстановился довольно быстро, в течение пары десятилетий (в том числе, благодаря парниковым газам, выделившимся во время падения), все экосистемы были разрушены.
Но нет худа без добра. Именно эта катастрофа дала начало расцвету млекопитающих и, в конечном счете, людей.
В конце пермского периода (около 250 млн лет назад) Землю постигло самое масштабное массовое вымирание, зафиксированное в палеонтологической летописи. Вымерло свыше 90% морских видов и свыше 60% наземных. Из внешних причин (а были, разумеется, и внутренние биологические причины спада видообразования при учащении вымирания) главнейшей сейчас признаётся серия катастрофических извержений вулканов в Китае и в районе Таймыра, когда в воздух попало просто гигантское количество не самых полезных веществ, а лавы и пепел покрыли миллионы квадратных км. В результате резко понизилось содержание кислорода в воздухе и воде, что сказалось на тех видах, кому большие объёмы кислорода необходимы, а также на ведущих прикреплённый образ жизни. Выжили и потом заняли освободившиеся экологические ниши прежде всего маленькие существа, включая предков динозавров и млекопитающих. А вот морская фауна изменилась ещё сильнее - если раньше 2/3 видов составляли прикреплённые существа, которым сложнее было пережить обеднение воды кислородом, то теперь она стала значительно подвижнее... На картине изображены зверообразные ящеры дицинодонты, бредущие на фоне сибирских вулканов. В результате извержений на огромной площади Средней Сибири сформировались специфические горные породы - траппы, т.е. "лестницы", определяющие в значительной степени специфику ландшафтов региона.
Около 250 млн лет назад пермский период закончился, в вместе с ним – и палеозойская эра. Сопровождалось это самым массовым вымиранием в истории планеты – ок. 90% всех известных палеонтологам видов исчезло, а в триасе опустевшие пространства и экологические ниши дали простор для нового буйства эволюции. Предками новых жителей стали те немногочисленные виды, что пережили вымирание. Основных теорий на причины этого вымирание две: внешняя по отношению к юиосфере и внутренняя. Согласно последней вымирание было вызвано комплексным перестраиванием биоценозов в следствие эволюции, и растянулось на сотни тысяч лет. Согласно второй – виноваты извержения вулканов в Сибири и Китае, длившиеся десятки тысяч лет, наполнивших воздух углеводородом, постоянно затмевавших Солнце тучами пепла. О реальных масштабах этих извержений. вызванных окончательным сложением последнего супер-континента Пангеи, говорят сибирские траппы (LOL). Трап по-шведски внезапно лестница. Именно такую форму имеет застывшая базальтовая магма, изливающаяся в огромных объёмах за короткий срок. Сибирская трапповая провинция – одна из самых больших, и занимает ок. 2 млн квадратных км (включая Таймыр, Западно-Сибирскую равнину и Среднесибирское плоскогорье). Соответственно масштаб извержений был беспрецедентный (притом, что длились они недолго). Среди выживших крупных позвоночных были или медлительные (с медленным метаболизмом) виды (дицинодонты, предки черепах), или мелкие и юркие (ранние рептилии-архозавры) и с быстрым обменом веществ (цинодотны – предки млекопитающих).
Но до этого жизнь на планете бурлила. Образовывались новые виды. Позднепермские восточноевропейские (и не только) жители:
Deinotitan orenburgensis из перми Оренбургской обл.:
Dvinia primа :
Ennatosaurus:
Мегавайтсия – гигантский хищный тероцефал, обнаруженный на территории Владимирской и Нижегородской областей (рис. А. Атучина):
Мегавайтсия от М. Шеханова:
конец перми Архангельской области (рис. М. Шеханова):
конец перми Вологодчины – следы грустного сухонопуса (рис. А. Атучина):
Последний период палеозойской эры – перьмьский :). Выделил его в 1841 г. британский учёный Мёрчинсон (Мурченсон) на основе геологических пластов из Пермского края, добытых ранее французским учёным Э. де Вернёем. Начался он 298 млн лет назад и закончился 251 млн л.н., продлившись около 47 млн лет (вся наша кайнозойская эра длится пока только 66 млн лет). Окончился пермский период самым катастрофическим массовым вымиранием в истории.
В течение пермского периода почти сложился суперконтитент Пангея. Обособленной ещё была сибирская платформа (от Еврамерии и Гондваны её отделяло море), а общая конструкция в итоге образовала подобие буквы С, с океаном Тетис по середине. Там же восточнее располагались острова, вошедшие в состав Восточной Азии. Вокруг всего этого плескались воды огромного океана Панталасса (он, кстати, упоминается в песне Найтвиш Endless Forms Most Beautiful). Континенты двигались, сталкивались, и как всегда в таком случае бывает, образовывали горы. Так, к середине перми выросли высоченные Уральские горы, последующие сотни миллионов лет разрушавшиеся и сгладившиеся до современного состояния.
В начале перми климат был прохладным, и на юге даже существовало оледенение, следы которого известны из Австралии и Индии. Холодный климат установился и в Сибири, откуда неизвестны окаменелости наземных позвоночных.
(пермские земноводные архегозавр и бранхиозавр из Чехии, картина З. Буриана)
Флора перми стала была более приспособленной к сухому климату, в отличие от карбона из пермских слоёв известны обильные окаменелости голосеменных растений – гинкго, хвойных и их родичей.
Art by Douglas Henderson
Пермский период – это эпоха зверообразных, т.е. синапсид (пеликозавров и терапсид), которые достигли тогда наибольшего разнообразия и были главенствующими позвоночными. Наиболее богатые залежи пермских пластов имеются на северо-востоке Европы (Кировская, Пермская области, Татарстан, Удмуртия и соседние обл.), юге Африки и западе США. В остальных местах они тоже встречаются, но малопредставительны.
Амфибии отошли в экосистеме на второй план, что определялось их физиологическим несовершенством: высыхающие на воздухе икра и кожа, отсутствие рёбер и диафрагмы, приводящие к отсутствию вздоха и слабому развитию лёгочного дыхания, не позволяющего избавиться от дыхания кожного, как следствие – неразделённость кругов кровообращения, смешанная кровь, низкий уровень обмена веществ, необходимость мощной челюстной мускулатуры и плоского черепа для сколько-нибудь мощного укуса, приводящая к принципиальной тупости (и отсутствию сложных форм поведения)…
Поэтому мелкие насекомоядные антракозавры, заимевшие в результате эволюции некоторые малозаметные, но важные элементы физиологии, оказались более перспективными и дали начало рептилиям. Однако, ороговевшая кожа рептилий, создаёт проблемы с регулированием температуры и требует большой экономии влаги, в т.ч. значительных энергозатрат по переработке пищи в почках – у рептилий (и птиц) они выделяют не мочу, а мочевую кислоту.
Зато мягкая кожа, сохраняющая множество пор, более перспективна, хотя и оставляет организм в бОльшей зависимости от воды. Такая кожа в процессе эволюции приобрела шерсть, вибриссы, молочные, сальные и потовые железы. Второй линией четвероногих и стали носители мягкой кожи – синапсиды. Произошли они от другой линии земноводных – это заметил ещё в XIX в. Т. Гексли. Более примитивное строение имели самые ранние синапсиды – пеликозавры. Выглядели они как ящеры, но с мягкой кожей, зубами разного размера, а часть видов имела высокие спинные гребни – следствие эволюционных экспериментов с терморегуляцией.
Возникшие к поздней перми терапсиды имели более сложное строение и перспективную физиологию, открывавшую им дорогу к теплокровности и росту мозга – вибриссы, шерсть, молочные железы, большой мозг, а также зубы разных типов – клыки и коренные. От них в конце триаса – начале юрского периода и возникли млекопитающие.
Подробнее об эволюции четвероногих можно почитать у К. Еськова («История Земли и жизни на ней»). А ещё очень хорошую книжку про пермский период написал Д. Богдановым («Звероящеры и другие пермские монстры»). В ней даётся характеристика и геологии, и климата, и флоры, и разных фаун. Правда, как мне кажется, книге не хватает подробностей (прежде всего для того, чтоб после прочтения осталось больше информации), но всё же она весьма годная. И очень наглядная – в ней масса иллюстраций автора, много лет делавшего статьи и иллюстрации для википедии.
Следом за силурийским периодом, окончившимся массовым вымиранием, идёт девонский, названный так по месту обнаружения его типичных пород в английском Девоншире. Выделен период в 1839 г. А. Седжвиком и Р. Мурчисоном. Продлился период около 60 млн лет – от 419 до 358 млн лет назад. Вместе с карбоновым (каменноугольным) и пермским периодами девон относится к позднему палеозою.
Бесчелюстной Pterichthyodes и Machairaspis, панцирная рыба Campbellodus (вторая слева) и коралл Pachyphyllum:
В девоне продолжалась бурная эволюция растений и животных. На суше появились настоящие высокие леса из полноценно наземных растений, и в них первые шаги делали позвоночные: сперва рыбы, потом их потомки – земноводные. Вообще, девон также называют веком рыб: именно рыбообразные позвоночные были самыми многообразными из крупных обитателей девонского океана. Представлены они были несколькими классами: акантодами, панцирными плакодермами, хрящевыми и костистыми рыбами. Продолжали тут плавать и реликтовые бесчелюстные остракодермы.
Кораллы, медузы, брюхоногие моллюски и химерообразные хрящевые рыбы (если не ошибаюсь, арт М. Шеханова):
К девону уже резко сократилось разнообразие иглокожих, шло угасание наутилусовых головоногих (вместо них широко распространились аммонитовые). Бурно развиваются кораллы, которые, однако, всё ещё не стали основными рифообразующими организмами.
Обильны были в девоне протяжённые вулканические цепи, в том числе океанические. Их извержения создавали острова, канувшие в небытие…
Шесть слонов погибли у водопада в Таиланде — они пытались спасти друг друга. Животные пытались помочь упавшему слонёнку, попав в место, которое местные жители прозвали «Адской пропастью»
Ещё двух живых взрослых слонов из того же стада нашли поблизости.
За ними следят специалисты — они подчеркнули, что слоны уязвимы к эмоциональным потрясениям и способны испытывать горе.
«Для них это действительно будто потерять половину семьи», — объяснил глава местного фонда по помощи дикой природе Эдвин Виек.
В 1992 году в той же пропасти уже погибали восемь слонов — тогда она и получила своё название. «К сожалению, такова природа, и она жестока», — добавил Виек.
