ПЕРМСЬКЕ ВИМИРАННЯ

У кінці пермського періоду цілковито вимерли деревовидні плауноподібні та звірозубі ящери Диметродони (Dimetrodon Cope, 1878). Джерело:http://www.fossilshk.com
У кінці пермського періоду цілковито вимерли деревовидні плауноподібні та звірозубі ящери Диметродони (Dimetrodon Cope, 1878). Джерело:http://www.fossilshk.com

 

Андрій М. ЗАМОРОКА

 

251 мільйонів років тому, на межі пермського й тріасового періодів, Землю сколихнула небачена раніше до того катастрофа, яка вражає своєю масштабністю. За дуже короткий відтинок часу вимерли ледь не всі живі організми, які населяли нашу планету в той час! Палеонтологи уже давно шукали винуватця трагедії, підозрюючи астероїд або комету, проте, причина виявилась цілком інша…

 

Пермсько-Тріасова межа

 

У науковому середовищі палеонтологів жвавий інтерес завжди викликав той факт, що на розкопках відкладів пізнього пермського періоду знаходять багато ендемічних видів, які мали дуже обмежене розповсюдження на невеликих територіях. Тоді як у ранньому тріасі ендеміки практично повсюдно зникли, а їм на заміну прийшли космополітичні види з всепланетарним поширенням. Ендемізм свідчить про кілька речей, з-поміж яких найбільш вагомими є ізоляція великої групи різних видів на певній території, а також високий рівень біотичного різноманіття у екосистемах. Стало зрозуміло, що з якихось причин багатство екосистем наприкінці пермського періоду різко знизилось.

Приблизно такий виляд мвла Земля 250-260 млн. років тому - у час пермсько-тріасової межі. Джерело: http://www.jan.ucc.nau.edu
Приблизно такий виляд мвла Земля 250-260 млн. років тому - у час пермсько-тріасової межі. Джерело: http://www.jan.ucc.nau.edu

Палеонтологічні дані свідчать, що рання тріасова фауна відзначалася одноманітністю у різних куточках єдиного на той час земного континенту Пангеї. Зокрема, вчені повсюдно виявили скам’янілі рештки морських організмів Лінґул (Lingula Bruguiere, 1797), приналежних до типу Плечоногих (Brachiopoda). До слова, Лінґули існують по нинішній день і є найдревнішим родом багатоклітинних організмів на Землі, який виник близько 550 млн. років тому – на початку кембрійського періоду і за цей час абсолютно не змінився! Окрім Лінґул, звичайними були двостулкові молюски Кляраї (Claraia (Bittner 1901), звіроподібні ящери Листрозаври (Lystrosaurus Cope 1870) і ще ціла низка видів. Мало того, що ця невелика група тварин розповсюдилась по усій планеті, то вони ще й мали мізерні розміри. Так, домінуючі морські молюски досягали у діаметрі всього 5-10 мм. Схожі тенденції були і серед рослин, наприклад, болота були вкриті суцільними заростями всього кількох видів дрібних – до 10-15 см заввишки Плаунів-молодильників (Isoetes L.).

Вчені відмічають, що впродовж близько 4-5-и мільйонів років після закінчення пермського періоду на Землі не було звичних осадових відкладів. Зокрема у тому проміжку часу не накопичувались океанічні крейдові відклади, які утворюються мікроскопічними скелетами радіолярій та форамініфер. У мілководних морських басейнах відсутні скам’янілі залишки коралових рифів. А на суші не виникло жодних покладів вугілля, в яке перетворюються ліси… В цілому, у тріасі, палеонтологи недолічились близько 90% усіх видів, що населяли Землю у пермському періоді! Однакова картина спостерігається повсюдно, де б не проводились розкопки: у Китаї, Японії, Пакистані, Ірані, Австрії, Італії, Сицилії, Ґренландії, Канаді, Південній Африці, Антарктиді чи Австралії…

 

Вимирання у морі

 

Найбільших втрат зазнали морські екосистеми. У відкладах пермсько-тріасової (П-Т) межі, яка у різних частинах світу утворює темнозабарвлений пласт товщиною від 0,5 до 3 м, практично, цілком зникли скам’янілості живих істот. Наприклад, у локалітетах П-Т межі Південного Китаю із 329 відомих науці пермських викопних родів морських безхребетних у тріасі знайдено лише 49! Тобто, 280 родів і тисячі видів, які входили до них, вимерли за дуже короткий час, – майже, одномоментно…

На П-Т межі вимерло 95%  усіх морських організмів. Джерело: http://www.evolution-textbook.org
На П-Т межі вимерло 95% усіх морських організмів. Джерело: http://www.evolution-textbook.org

Палеонтологічні дослідження по всій планеті свідчать, що на П-Т межі цілком вимерли Трилобіти (Trilobita Walch, 1771) і Фузулінідні Форамініфери (Fusulinida Fursenko, 1958). Було втрачено 98% Морських лілей (Crinoidea Miller, 1821); 97% Амонітів (Ammonitida Hyatt, 1889); 96% Антозоєвих коралів (Anthozoa Ehrenberg, 1834) і Плечоногих (Brachiopoda Duméril, 1806). На 94% скоротилась кількість видів усіх нефузулінідних Форамініфер, Напівхордових Ґраптолітів (Graptolithina Bronn, 1849), Голкошкірих Морських бутонів (Blastoidea Say, 1825), Колючоплавцевих риб (Acanthodii Owen, 1846), Чотирипроменевих (Rugosa (Milne-Edwards et Haime, 1850) й Табулятових (Tabulata) коралів. Вимерло 85% Черевоногих молюсків (Gastropoda Cuvier, 1795); 79% Моховаток (Bryozoa Ehrenberg,1831); 59% Двостулкових молюсків (Bivalvia Linnaeus, 1758)…

 

Вимирання на суходолі

 

Наземні екосистеми зазнали також серйозних втрат, а декотрі зникли цілком. Вивчення викопного пилку рослин з різних частин світу продемонструвало, що більшість рослин пермського періоду відсутні у відкладах як П-Т межі, так і у ранньому тріасі. Всього кілька видів пермських голонасінних дерев та плаунів пережили вимирання. Ці види типові для бідних на органіку болотних ґрунтів та оліготрофних озер, проте, їх пилок домінує у ґеологічних відкладах після П-Т межі (251-254 млн. років тому), поява в осадових породах великої кількості пилку голонасінних датується приблизно 255-256 мільйонами років. Ці дані навели вчених на думку, що у ранньому тріасі лісів не було – вони усі вимерли в горні катаклізму. А сушу вкривали лишайники, мохи і плауни – це піонерні види, що заселяють голі скелі, болота, згарища тощо. Ліси ж відновились тільки через 4-5 млн. років! Перші ліси тріасу були утворені, майже, виключно із Плевромей (Pleuromeia), і лише в середині тріасового періоду її витіснили інші голонасінні, наприклад, Вольції (Voltzia).

На П-Т межі вимерло понад 90% усіх пермських лісів. Джерело:  http://www2.uni-jena.de
На П-Т межі вимерло понад 90% усіх пермських лісів. Джерело: http://www2.uni-jena.de

За період від П-Т межі до середнього тріасу не виникло жодного вугільного басейну! І це при тому, що впродовж усього карбону і перму – до П-Т межі, і починаючи із середнього тріасу – після П-Т межі, відкладались потужні товщі антрациту, який нині добувають з тих горизонтів. Практично, “вугільні діри” – відсутність покладів вугілля у ранньому тріасі,  – є унікальним явищем в історії фанерозою – останніх 550 млн. років, які свідчать про цілковиту відсутність лісів на Землі у цей період…

Ще один цікавий факт, пов’язаний із пермським вимирання, це те, що після П-Т межі, поруч зі скам’янілим пилком плаунів, у величезній кількості виявлено спори і міцелій грибів! Причому, гриби домінували як на суходолі, так і в морях. Ранній тріасовий період по праву можна назвати великою епохою грибів, коли вони були основними організмами, що населяли Землю. Викопні рештки з локалітетів у Італії та Ізраїлю свідчать про те, що гриби складали до 90% усіх організмів екосистем! Оскільки гриби не здатні самостійно продукувати первинні органічні речовини, то, звичайно, що більша їх частина була представлена у вигляді лишайників – симбіозу гриба і водорості. Причому ранньотріасові лишайники досягали, направду, величезних розмірів, – майже, до півметра у висоту! Для тріасових лишайників, як і для сучасних рослин, була характерна кліматична й висотна зональність – вони утворювали як величезні біоми, на кшталт, сучасних тундри, тайги чи тропічних лісів, а також висотні пояси у горах, як от нинішні альпійські луки, смерекові чи букові ліси Карпат.

Понесено у фауні також велику втрату – 50-60% родин пермських тетрапод вимерли цілком. Тільки 6 із 44-х відомих вченим таксонів наземних хребетних пережили вимирання. У 50-метровому шарі осадових порід, який називається дицинодонтовою зоною, що лежить нижче П-Т межі відомо безліч знахідок скелетів Дицинодонтових звірозубих ящерів: Пристеродонів (Pristerodon), Ціонозаврів (Cyonosaurus Olsen, 1937), Диїктодонів (Diictodon Owen, 1876), Рубідґій (Rubidgea (Tate 1867), Пеланомодонів (Pelanomodon), Звіроголовів (Theriognathus Owen, 1876), Циногнатусів (Cynognathus Seeley, 1895) тощо. Тоді як у 40-метровій товщі породи, розташованої вище П-Т межі, знайдено лише Листрозаврів, а інші групи звіроподібних тетрапод з’являються ближче до середини тріасу. Зокрема: Протерозухуси (Proterosuchus Broom, 1903), Мікрофоліси (Micropholis (Griseb.), Ґалезаври (Galesaurus Owen, 1859), Тринаксодони (Thrinaxodon Seeley, 1894), Проколофони (Procolophon Owen 1876) та Лідекеріни (Lydekkerina Broom 1915). Разом із ними з’являються у великій кількості Архозаври, котрі у середині тріасового періоду дали початок динозаврам.

 

Океанічна аноксія та глобальне потепління

 

У Японії та Британській Колумбії Канади є кілька локалітетів, де на поверхню виходять глибоководні відклади океанічних осадових порід, що датуються пізнім пермським і середнім тріасовим періодами. Вони складені червонуватими гематитами, що утворились зі скелетів радіолярій, проте, на П-Т межі відмічається відносно неширокий прошарок сірувато-чорних карбонатовмісних доломітів із піритовими включеннями. У цьому прошарку присутні мушлі та черепашки мікроскопічних морських молюсків, про що уже говорилось вище. Наприклад, у доломітах Італії знайдено представників лише 5 тогочасних родів: Зоофікосів (Zoophycos A. Seilacher, 1967), Ризокоралів (Rhizocoralliums Zenker, 1836), Сколітосів (Skolithos), Диплократеріїв (Diplocraterion Torell 1870) та Планолітів (Planolites), розміри яких складали всього 1,5-10 мм. Найцікавіший той факт, що одні й ті самі види молюсків були розповсюджені від екваторіальних до помірних районів древнього океану Тетіс. Часом тут знаходять поодинокі мініатюрні сліди червів, молюсків, плечоногих чи якихось ще інших організмів, але цілком відсутні сліди великих морських тварин…

Температурний режим на Землі в час П-Т межі. Джерело: http://www.ucar.edu
Температурний режим на Землі в час П-Т межі. Джерело: http://www.ucar.edu

Ґеохімічні дослідження показують, що у доломітах П-Т межі відбулось зміщення співвідношення ізотопів торію й урану у сторону першого. Причому уран у сполуках є чотиривалентним… Зазвичай, цей радіоактивний елемент утворює шестивалентний карбонат урану, а чотиривалентний – за нестачі розчиненого у воді кисню. Зміна валентності урану свідчить про глобальну відсутність кисню у всіх морях і океанах на П-Т межі! Це явище називається аноксією і виникає у відносно невеликих і непротічних водоймах, однак ніколи не спостерігалося у планетарних масштабах. Із сучасних морів, де виявлена аноксія, є Чорне море. Його глибина, часом, складає понад 2 тисячі метрів, проте, глибше 100-а метрів від поверхні води, кисню у Чорному морі немає! Тут у величезних кількостях накопичується сірководень і екологи дуже стурбовані тією ситуацією, що цей отруйний газ може вийти на поверхню, спричинивши цілковите вимирання біоти як у водному басейні, так і вздовж всього узбережжя.

Саме аноксією й пояснюються дрібні та мікроскопічні розміри молюсків, відсутність радіолярій та форамініфер у морях наприкінці перму й початку тріасу. Аноксія та викид сірководню із морів викликали глобальне вимирання живих організмів.

Однак, аноксія була не єдиним феноменом тієї епохи. Ґеофізики провели вивчення співвідношення цілої низки ізотопів різних елементів. Виявилось, що на П-Т межі частка ізотопу “важкого” кисню, з атомовою масою 18, збільшилась, у відношенні до його основної “легкої” форми – оксиґен-16, у порівнянні із тим, що було на початку пізнього пермського періоду. Аналогічна ситуація спостерігалась й зі стронцієм-87 та стронцієм-86, причому збільшення присутності “важкого” ізотопу в кінці перму було найбільшим за усю історію фанерозою – 550 млн. років! Схожа ситуація склалась й ізотопами карбону 13 і 12…

Вчені довели, що у періоди планетарного потепління концентрація важких ізотопів основних біоґенних елементів у ґеохімічних обігах біосфери зростає, а у періоди похолодання – навпаки, спадає. Відповідно, і у осадових породах їх частка пропорційно коливатиметься. Підрахунки за співвідношеннями основних елементів П-Т межі показали, що на планеті розпочався глобальний парниковий ефект, який дуже швидко проґресував. Температура атмосфери за короткий період зросла на екваторі більш як на 6°С! Вчені порахували, що для такого стрибка температури, необхідно було окислити 6500-8400 ґіґатон вуглецю, ввівши його у систему атмосфера-океан впродовж всього 40-100 тисяч років.

Глобальне потепління одразу ж відобразився на розповсюджені живих організмів. Зокрема, виявлено, що вапнякові водорості – мешканці коралових рифів – розповсюдились у високі широти обох півкуль, а на суші аналогічне поширення виявлено у тропічних Листрозаврів.

 

Яка причина планетарних пертурбацій?

 

На відміну від крейдово-третинного (К-Т), де визначальну роль зіграв астероїдний потік, П-Т вимирання не має однозначної причини глобальної катастрофи.

Найбільш прийнятною і ймовірною гіпотезою є астероїдна. На її користь свідчить присутність іридію та хрому у пізньопермських осадових породах Австралії та Антарктиди, однак, у Кару – на території Африки (тоді ці три континенти та Індія були з’єднані в єдине ціле) згадані елементи відсутні. Згодом ґеологи відкрили два велетенські астероїдні кратери у Австралії та Антарктиді, які датуються пізнім пермським періодом (250,1±4,5 млн. років тому), які за розмірами рівнозначні кратеру Чіксулуб на півострові Юкатан, що поклав край ері динозаврів. Перший кратер Бед’ю Хай (Bedout High) – за назвою місцевості на північному заході Австралії – складає у діаметрі 250 км. Другий – Кратер Землі Вілкса (Wilkes Land crater), у Антарктиді, практично, не поступається своїми розмірами Бед’ю Хай – 243 км у діаметрі і, як мінімум, 848 м завглибшки.

Падіння астероїда на Землю. Джерело: http://www.timeenoughforlove.org
Падіння астероїда на Землю. Джерело: http://www.timeenoughforlove.org

Астероїди, певна річ, стали причиною вимирання, але їх падіння не може пояснити різке і довготривале глобальне потепління та океанічну аноксію, адже вимирання спричинене астероїдом відбулось також 65 млн. років тому. Крейдово-третинне вимирання набагато краще вивчене і зібрано безліч доказів, що після катастрофи наступило нетривале похолодання, а не навпаки… Та й аноксії воно не спричинило.

Продовжуючи пошуки, вчені звернули увагу на 3-6-сантиметровий прошарок скам’янілого вулканічного попелу знайденого на П-Т межі у Південному Китаї. Його особливістю була наявність двопірамідальних кристалів кварцу, скляних кульок, а ізотопний склад показав, що це був силікатний вулканізм, а не базальтовий. Об’єм викинутого попелу склав понад 1000 кубічних кілометрів! Найцікавіше те, що південно-китайський вулканізм у часі співпадає із найбільшим, з відомих у фанерозої, виверженням сибірського супервулкану чи навіть групи вулканів. В результаті їх вивержень утворилась особлива форма рельєфу – “сибірські східці”, які ще часом називають “сибірськими трапами” (від шведського trappa – сходи) – терасовані пагорби з оголеннями породи. Сибірські східці займають територію площею 2 мільйони квадратних кілометрів, а вулканічний попіл, що був викинутий у повітря вкрив територію площею 7 мільйонів квадратних кілометрів! І це тільки на суходолі… Для порівняння, площа України складає 603,628 тис. кв. км, яка є у 11596,55 разів менша за площу вкриту попелом! Результатом виверження сибірського супервулкану став викид понад 3 мільйонів кубічних кілометрів лави. Аби уявити собі ґрандіозність цього явища, наведу приклад, результатом найбільшого виверження історичних часів, яке трапилось 1783-84 років у Ісландії, був викид лише 12 кубічних кілометрів лави, що у 250 тисяч разів менше сибірських східець!

Виверження вулкану. Джерело: http://www.unm.edu
Виверження вулкану. Джерело: http://www.unm.edu

Вчені розрахували, що сибірський супервулкан викинув у атмосферу неймовірний об’єм вуглекислого газу – 10 трильйонів тон – основного винуватця парникового ефекту. Разом із ним у повітря потрапили оксиди сірки та азоту, які при контакті з водою утворили кислотні хмари (прикладом можуть бути сучасні хмари з води і сірчаної кислоти на Венері), які проливались на поверхню Землі, вбиваючи ліси і їх мешканців. Підвищення температури атмосфери знизило розчинність кисню в океанах, а зменшення різниці у ґрадієнті температур від екватора до полюсів – послабило глибинні океанічні циркуляції. Вода у океанах не перемішувалась, що слугувало накопиченню сірководню – виник ефект Чорного моря – вимерли усі морські організми. Забруднення атмосфери вулканічним попелом спричинило повсюдне вимирання фітопланктону – основного джерела їжі для морських організмів. Далі вимирання пішло по ланцюгах живлення: вимерли радіолярії та форамініфери, дрібні ракоподібні, риби і усі безхребетні. Вижили тільки ті форми, які були стійкими до безкисневих і кислих умов середовища – болотні рослини, як от плауни і мохи, дрібні молюски, гриби тощо…

Чому ж трапилось таке ґрандіозне й катастрофічне виверження? До нині це запитання залишається без відповіді. Декотрі вчені припускають, що його причиною було падіння велетенського астероїда, котрий “поцілив” у сплячий супервулкан, на кшталт, сучасного Єловстону у США… Зіткнення збіглося із потужним аномально гарячим висхідним потоком лави, що йде від ядра Землі до поверхні, поступово охолоджуючись. Такі потоки завжди циркулюють у вулканічно-активних зонах Землі. Розрахунки показують, що виверження тривало 40-50 тисяч років, а біосфера відновлювалась 5 мільйонів років…

Трагічний збіг, майже, неможливих подій завершив еру давнього життя – палеозойську, – розпочавши мезозойську – еру середнього життя. Ті види, що вижили дали нові, небачені до того форми життя, наблизивши нашу з Вами появу

admin Written by:

8 Comments

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *