«Кризисные» события в истории Земли – часть 2

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

В первой части мы затронули теоретический аспект, связанный с изучением глобальных вымираний в истории Земли. В этой части речь пойдет уже о конкретных событиях.

– Сколько в истории Земли было вымираний глобального масштаба?

– Таких наиболее крупных глобальных вымираний, или правильнее – «глобальных биотических событий массовых вымираний» –было всего, по мнению разных специалистов,пять или шесть на протяжении всего фанерозоя - за пятьсот с лишним миллионов лет. И для всех них были разные причины (и триггеры), точнее, разные, предвосхищающие такие биособытия или сопровождающие их, глобальные «седиментационные» события.  При этом происходила существенная коренная необратимая перестройка всейбиоты. Такие биособытиязафиксированы:1) в ботомском веке среднего кембрия (520 млн. лет назад), 2) в хирнантском веке позднего ордовика (443 млн. лет назад), 3) уже упоминавшеесясобытие на границе франского и фаменского веков позднего девона (372 млн. лет назад), 4) на границе палеозоя и мезозоя (перми и триаса) (252 млн. лет назад), 5) на границе триаса и юры (201 млн. лет назад),6) на границе мезозоя и кайнозоя (мела и палеогена) (66 млн. лет назад).

– Можно это как-то конкретизировать?

– Я уже кратко охарактеризовал фран-фаменскоебиособытие. Если говорить о других глобальных фанерозойских вымираниях, то, например, одно из таких событий было вблизи границы ордовикского и силурийского периодов. Возраст этих слоев – 445-440 миллионов лет. Здесь зарегистрировано глобальное событие массового вымирания- Хирнантское, достаточно хорошо изученное специалистами нашего Института. Это событие характеризуется тем, что вымерло достаточно много групп различных организмов – и тех, которые жили на морском дне (так называемые бентосные группы), так и те, которые плавали в толще воды (пелагические группы). При позднеордовикском вымирании в два раза снизилось число родовых таксонов, резко сократилась представительность многих семейств и отрядов. То есть, это достаточно крупное событие глобального массового вымирания, фиксируемое на Земле практически на всех её блоках. На конец ордовикского периода, специально отмечу, еще не было никакой наземной фауны, и существовали только примитивные представители растительности, связанные с бассейнами переменной солености.

– Что же здесь могло произойти? Какова причина этого вымирания?

– Это массовое вымирание объясняется следующими причинами. Обычно называются две. Первая– климатическая, связанная с глобальным оледенением, которое считается одним из крупнейших в фанерозойской истории Земли. Факты говорят о том, что здесь еще изменился и состав воды всего океана - на этом стратиграфическом уровне проявлена геохимическая аномалия изотопов углерода.Вторая причина: силурийский период начинается с повсеместно проявленной черносланцевой седиментации. Наиболее распространенное объяснение появления такой необычной фациальной и экологической обстановки, охватившей все шельфовые моря – изменения закономерностей океанической конвекциии масштабные изменения характера океанических течений.

Нельзя забывать и о уже упоминавшийся повышенной радиоактивности черных сланцев. Всё это привело к тому, что вымерли очень многие группы, жившие в кембрийском и ордовикском периодах – многочисленные родовые и видовые таксоны кораллов, трилобитов, остракод, цефалопод, брахиопод, акритарх, хитинозой, граптолитов, конодонтов и др. Скорее всего, оледенение было ступенчатым и послужило началом процесса массового вымирания, его спусковым крючком.Финальным аккордом стало изменение химического состава морской воды, с заключительным формированием на шельфе водных масс с недостатком кислорода(черносланцевое осадконакопление).

Хирнантское событие общепризнанно считается одним из шести фанерозойских глобальных событий массовых вымираний. И одним из самых крупных по масштабу своего проявления. Другим таким же крупным биотическим событием было мезозойско-кайнозойское глобальное массовое вымирание, на границе мелового и палеогенового периодов (66 млн лет).

– Это когда вымерли динозавры?

– Да, это было всем известное вымирание динозавров. По данным многочисленных исследований, в конце мела, по разным подсчетам,вымерло от двух третей до восьмидесяти процентов различных фаунистических групп, занимавших самые разнообразные экологические обстановки. Речь идет не о кратковременном вымирании таксонов различного ранга во всех экосистемах морей и континентов, а о глобальном вымирании конца мелового периода.Сложность в привлечении метода аналогий заключается в том, что это вымирание нельзя сравнивать с тем, которое произошло на границе ордовика и силура. Как уже ранее было отмечено, в конце ордовикского периода еще не было наземных существ и наземных растений. Так вот, при мезозойско-кайнозойском вымирании одновременно вымерло значительное число таксонов как наземных животных, так и морских. Полностью вымерли динозавры (как наземные, так и морские), размеры которых варьировали от куриных до длины 36 м и массы 150 т. Флористические сообщества сменились несколько ранее (в средней части мела) и глобальное кайнозойско-мезозойское событие массового вымирания их не коснулось.

Самое примечательное то, что каких-то оледенений на границе мела и палеогена не было, хотя ряд специалистов считает, что в конце мелового периода произошло понижение температуры в средних широтах, что могло привести к началу снижения общей численности палеопопуляций рептилий. Но в целом, это было время относительно устойчивого благоприятного теплого, влажного климата в различных, в том числе и в средних широтах. Мезозойско-кайнозойское глобальное биособытие массового вымирания должно было иметь другие, вероятнее всего, «не климатические» причины.

Геологами на границе мела и палеогена установлено седиментационное событие в виде двух  сближенных иридиевых аномалий, зафиксированных во многих исследованных разрезах. Многие исследователи относят эти иридиевые аномалии к кометному происхождению (падение крупному метеорита). При падении на Землю крупного метеорита должен был возникнуть гигантский кратер - диаметр кратера всегда в 10 и более раз превышает диаметр самого метеорита.

– То есть, речь идет о «небесных пришельцах»?

Многие ученые считают, что вымиранию динозавров способствовало падение на Землю астероида или большой кометы – Именно. Считается, что иридиевые аномалии являются следствием столкновения Земли с кометой, из-за чего возникло облако метеоритных частиц, два раза опоясавшее нашу планету. Засорение атмосферы частицами метеоритной пыли и поднятых частиц почвы многократно снизили прозрачность, что привело к понижению температуры, сокращению процесса фотосинтеза и катастрофическому воздействию на растительные и животные палеобиоценозы. Выпадающие горячие обломки могли вызывать масштабные пожары, что усугубляло суммарные последствия.

Главный вопрос: а куда конкретно упал космический объект? При падении на сушу он мог вызвать отмеченные явления катастрофического загрязнения атмосферы. При падении в океан -  могло возникнуть цунами высотой в сотни метров. Все компоненты морской биоты, сконцентрированнойглавным образом на шельфе с глубинами до 200 метров, сразу были обречены на гибель. Волны цунами, выходящие на выровненные континентальные окраины, уничтожали все то живое, что развивалось на равнинах. Однако есть специалисты, которые подчеркивают, что образование самого кратера (следствие падение метеорита) от времени начала главной фазы мезозойско-кайнозойского вымирания отделяют по крайней мере 300 тыс. лет.

– Установлено, в какое место был нанесен космический удар?

– Да, геофизическими методами был обнаружен кратер на юге Северной Америки, у берегов Мексики, на полуострове Юкатан. Кратер, который назвали Чиксулуп, образовался в конце мелового периода. Он находится на дне залива (частично на суше под слоем более молодых отложений) и имеет диаметр около 180 км. Его начальная глубина по сейсмическим данным оценивается в 17-20 км (сейчас глубина 900 м).Диаметр такого «космического пришельца» мог быть более 10 км.

– Достаточно ли одного «метеоритного» объяснения мезозойско-кайнозойского вымирания?

– Если рассматривать в едином взаимосвязанном «Биосферном комплексе»животных и растения, во всех их взаимосвязях, то в этом случае появляется другое осмысление проблемы вымирания динозавров. Да, безусловно, были в истории Земли эволюционные изменения в биосфере, которые существенно воздействовали на структуру всей биосферы нашей планеты. Одна из гипотез относительно мезозойско-кайнозойского вымирания берет за основу факт того, что в середине мелового периода появились покрытосеменные растения. Изменение растительного покрова в ходе замещения доминировавшихдо этого времени сообществ голосеменных растений (мезофита) сообществами покрытосеменных (кайнофитом) привело к кардинальным перестройкам наземных фитоценозов. Развились многочисленные новые представители насекомых, привлекаемых цветковыми растениями, что способствовало быстрому расселению последних. Среди покрытосеменных растений широко распространились травянистые формы, которые захватили поверхности почвы и мешали развитию проростков голосеменных. После быстро наступившего господства покрытосеменных растений, соответственно, начался процесс реорганизации таксономического состава их потребителей в трофических цепях (пищевых цепочках) – растительноядных животных, затем и хищников. Крупные растительноядные динозавры потребляли огромное количество травы, кустарников и листьев деревьев. В конце мела в рацион динозавров вошли и стали преобладать цветковые растения. Голосеменные хвойные почти не имеют алкалоидоносных видов. Наиболее широко алкалоиды распространены в покрытосеменных растениях. Так вот, потребление большого количества новой пищи – покрытосемянных растений – привело к изменениям: появилась масштабная пищевая «доставка» в организм растительноядных динозавров нового компонента – алкалоидов. Палеонтологи выяснили, что как раз в конце мела появляется более тонкая скорлупа яиц динозавров. Также находят достаточно тонкие (потенциально хрупкие) кости динозавров. То есть, у динозавров могли происходить спровоцированные алколоидами явления нехватки кальция (или его частичный «вынос» из организма). При этом взрослые особи большинства представителей наземных динозавров были многотонными гигантами, кости которых должны были быть толстыми, крепкимии быстро растущими.

Недостаток кальция тормозил нормальное развитие скелетов динозавров. Этот процесс мог приводить к дистрофии и гибели многочисленных особей, и критическому сокращению их популяций. На этом фоне, возможно, они не давали плодовитого потомства.  Однако остается загадкой то обстоятельство, что другие травоядные, например, птицы, ящерицы, сумчатые млекопитающие, плацентарные млекопитающие, не были затронуты рассматриваемым биотическим кризисом, а, по мере вымирания специализированных групп динозавров, занимали освободившиеся экологические ниши.

Обильная опадающая листва покрытосеменных растений разлагалась, и ее гниющие остатки попадали в континентальные водоемы, создавая застойные условия, приводившие к гибели обитателей таких бассейнов. Реки сносили обогащенные разлагающейся органикой пресные воды в морские палеобассейны, формируя условия аноксии. В морских водоемах в конце мелового периода наблюдается массовое вымирание планктонных водорослей (фитопланктона), что приводит к масштабному снижению первичной «питательной базы» морских трофических цепей.

Следует напомнить, что синхронно с наземными динозаврами вымирали и морские динозавры, и параллельно с ними произошло массовое вымирание морских беспозвоночных: двустворчатых моллюсков – рудистов ииноцерамов, головоногих моллюсков – аммонитов, брахиопод, морских лилий и других иглокожих, кишечнополостных, губок, мшанок.

Будет неправильным утверждать, что появление покрытосеменных растений подробно объясняет приведенные факты вымирания динозавров и может быть одной единственной причиной глобального мезозойско-кайнозойского вымирания. Падение метеорита могло усугубить возникшую критическую ситуацию экосистемной перестройки, осложнившейся некоторым похолоданием. Надо понимать, что вымирание целого сообщества какой-то фауны или флоры происходит достаточно медленно, нередко ступенчато, и может трансформироваться в какую-либо стабильную стадию, а дальше перейти в радиацию. Но если на этом фоне возникнут какие-то отрицательные внешние факторы, которые изменят сложившиеся взаимоотношения (в рассматриваемом случае трофические связи), то это приведет к резкому глобальному вымиранию. Возможно, это одновременное действие разных факторов, не связанных друг с другом причинно-следственными связями.

Олег Носков

Окончание следует