«Кризисные» события в истории Земли

Интервью с заместителем директора по научной работе Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН доктором наук Николаем Сенниковым

– Николай Валерианович, в последние годы появилось много научных и публикаций и популярных статей, посвященных событиям массовых вымираний живых организмов в истории нашей планеты. Можно ли сказать, что это всего лишь отдельные предположения или речь уже идет об определенном направлении в геологических науках, где всё это тщательно изучается и фиксируется?

– На сегодняшний день общепризнанно, что в геологической истории эволюции биосферы происходили кризисные события с массовым вымиранием многочисленных групп организмов. Существует достаточно много гипотез о таких вымираниях, о вымирании значительной части компонентов палеобиосфер. Эти гипотезы высказывались разными специалистами. Их условно можно разделить на «космогенные», «абиотические («седиментационные»)», «биотические - экосистемные», а по масштабам их воздействия на палеобиоты – на «глобальные» и «регионально-локальные». Экосистемные перестройки постоянно происходили в истории Земли, но МАССОВЫЕ ВЫМИРАНИЯ являются самыми яркими их эпизодами. В настоящее время по этим вопросам трудно предложить какую-то новую идею, учитывая множество уже предложенных. Во всяком случае, она должна быть либо экстраординарно оригинальной, либо станет повторением того, что уже в какой-то форме предполагалось другими исследователями. По этой тематике у нас в России опубликовано много научных статей и защищены кандидатские и докторские диссертации.

– То есть речь идет о целом направлении в науке?    

– Да, речь идет о реально сформировавшемся - в рамках Государственной научно-технической программы «Глобальные изменения природной среды и климата» - самостоятельном направлении изучения «Былых» биосфер. Оно собирает и фиксирует данные о масштабах вымираний, о времени проявления таких вымираний и их возможных причинах. В рамках этого направления, именуемого «СОБЫТИЙНОЙ СТРАТИГРАФИЕЙ», проводятся исследования по нескольким дисциплинам геологии, что делает его весьма интересным. Сюда входит собственно геология, поскольку здесь изучаются строение геологических регионов и геологические объекты, включая вымершие организмы. Сюда же включаются седиментология и литология, изучающие осадочные палеобассейны, породы, сформировавшиеся в таких бассейнах в тот или иной период времени.

Исследуется, например, какие там есть необычные структуры, сочетания пород и минералов. Исследуются какие-то формы «внезапных» проявлений сразу нескольких процессов – в том случае, когда есть нестандартное совмещение литологических параметров, привлекающее внимание исследователя.

Как правило, если такое явление зафиксировано в ряде регионов на одном хроностратиграфическом (временном) уровне, то из этого следует, что в истории Земли произошло какое-то событие.

Уточню, что под событием в геологии понимается кратковременное (по геологическим меркам), нередко катастрофическое прекращение непрерывности процесса осадконакопления, временной интервал которого значительно короче предшествующего и последующего периодов медленных изменений хода такого процесса. Такие события называют «седиментационными» событиями. За всю историю Земли было много десятков таких литологических событий. Эти события можно увидеть в отдельных обнажениях в разных регионах. Они разные по масштабу. В том случае, когда литологические свидетельства произошедшего седиментационного события установлены в одном или двух-трех соседствующих друг с другом геологических регионах, то такие события классифицируют как «региональные».

Но бывает и так, что «следы» таких событий вдруг начинают проявляться на разных континентах Земли (в геологической истории - на различных блоках Земли). То есть появляется седиментационное событие, когда в крайне удаленных друг от друга обнажениях наблюдаются картины синхронных проявлений «ответной реакции» процесса осадконакопления на внезапное воздействие. Таким «толчком» («спусковым крючком» - «триггером») к началу изменений могли явиться какие-то трансформации процессов в атмосфере или гидросфере (океанах и морях), которые привели к формированию схожих, специфических по составу и структуре, геологических слоев. Их, например, изучают на наличие резких аномалий содержания изотопов углерода, кислорода и других химических элементов, а также на проявления специфических минералов.

Метод, позволяющий нам сказать, что на разных континентах были похожие литологические седиментационные события, связан с изучением фаунистических остатков, то есть остатков древней фауны. По фаунистическим остаткам можно дать точное зональное определение возраста изучаемых фрагментов разреза в миллион или полмиллиона лет, и даже в двести тысяч лет. Именно это изучение приводит к выводу об одновременности проявлений какого-то крупного по масштабам седиментационного события, относимого к категории ГЛОБАЛЬНЫХ. Возможными причинами таких глобальных абиотических («седиментологических») событий выступает весь «взаимосвязанный набор» процессов, протекающих в геосфере -  колебания уровня моря, климат, вулканизм, тектонические процессы, состав и динамика атмосферы и океанов, нарушения океанической циркуляции и т.д.

– Какие могут быть проявления такого феномена?

– Таким глобальным проявлением может быть неожиданное наступление так называемой черносланцевой седиментации. Она выражается в том, что в разрезе «внезапно» появляются тонкослоистые, черные, глинистые сланцы, как правило, обогащенные рассеянным органическим веществом и ураном. Такие черносланцевые осадки формировались в результате анаэробного разложения захороненного органического вещества в восстановительной среде в обстановках застойных, не перемешивающихся вод.

Доказано, что при накоплении черных сланцев - как в морских, так и в континентальных (озерных) палеобассейнах - концентрация водорастворенного урана превосходила стандартную концентрацию для современных океанических вод в десятки-сотни раз! Именно высокая радиоактивность среды в относительно короткие интервалы проявления черносланцевого седиментационного события могла стать причиной массового вымирания организмов, населявших такие палеобассейны.

Если в серии разрезов на разных континентах доказывается проявление черносланцевого или другого седиментационного события в ОТНОСИТЕЛЬНО КОРОТКОМ (по геологическим меркам, конечно) промежутке времени, то тогда принимается за ДОКАЗАННЫЙ ФАКТ, что это связано с «глобальным событием». Оно происходило на разных блоках Земли в одно и то же время, с воздействием комплекса обстоятельств, но, как правило, с главенствующей ролью какой-то одной причины. Причинно-следственные связи глобальных «абиотических» событий требуют глубокого всестороннего изучения. Примером такого седиментационного черносланцевого события может служить франско-фаменское, произошедшее в позднем девоне (событие Кельвассер – 372 млн. лет назад).  Сотрудники нашего Института, кстати, внесли весомый научный вклад в его изучение в разрезах геологических регионов Сибири.

В свою очередь, глобальные «абиотические» события часто являются триггерами следующих за ними биотических событий. Так, после седиментационного позднедевонского события Кельвассер произошло глобальное массовое вымирание организмов – более половины всех родовых таксонов палеобиоты – брахиопод, трилобитов, остракод, тентакулитов, аммоноидей, телодонтов. Причем, континентальную растительную компоненту биоты вымирание не затронуло.  Биота, напомню,  – это совокупность всех организмов фауны и флоры.  

Возвращаясь к главной тематике нашего обсуждения, следует отметить, что особенно интересным является этап изучения биотических событий - то есть СОБЫТИЙ ВЫМИРАНИЯ. Вымирание целых  таксонов организмов – непрерывный, постоянно идущий на протяжении всей эволюции биосферы процесс. Здесь следует подчеркнуть различия в двух терминах. «Фоновое вымирание» - обычное вымирание таксонов в процессе эволюции, не влияющее на общее разнообразие  организмов и всей биоты в целом. В отличие от «фонового вымирания», «массовое вымирание» - это событие внезапного (нередко катастрофического) исчезновения таксонов разнообразных филогенетических линий развития организмов, принадлежащих разным экологическим группам. Здесь наблюдается резкое снижение общего таксономического разнообразия и общей биомассы. При этом вымиранием затрагивается большая часть всей биоты - как морские, так и наземные экосистемы.

– Я правильно понимаю, что глобальные вымирания уже точно зафиксированы и доказаны?

– Да, это реально признанный НАУЧНЫЙ ФАКТ, который положен в основу дисциплины, именуемой «Событийная стратиграфия», как раз специализирующейся на данном научном направлении. Такие события массовых вымираний классифицируются как «Великие глобальные» (или как биособытия первого порядка), если произошло вымирание во многих компонентах биоты. Если вымирание произошло в одном из компонентов, а в других его не было, то тогда это уже «специализированное» биособытие (событие второго или третьего порядка).

После глобального события массового вымирания следует интервал кризисного состояния палеобиоты (более длительный, чем само событие, - интервал, когда скорость вымирания таксонов выше чем скорость их появления). Далее идет интервал восстановления - радиация (диверсификация) с высокой скоростью видообразования таксонов в различных филогенетических линиях, и биота в целом восстанавливается до «предкризисного» размера. При этом новые элементы биоты занимают все возможные места обитания, создавая устойчивые симбиотические связи. Происходит полное восстановление биоты. При массовом вымирании «освобождается» огромное количество экологических ниш (мест обитания), которые во время радиации занимают вновь появившиеся таксоны, в том числе в составе новых групп фауны.

Олег Носков

Продолжение следует