Приблизно 443 мільйони років тому на Землі сталося досить дивне, можна сказати, глибоко атипове масове вимирання. У першій його фазі вимерли 40% відомих родів (очевидно, зниклих видів було ще більше), а в другій, через мільйон років, пропали ще 30% родів. Палеонтологи вважають, що цьому відповідало вимирання 85% всіх існуючих видів складних організмів. Вимерло безліч ще численних трилобітів, схожих на сучасних вугрів конодонтів (не дожили до наших днів), а також багато граптолітів — істоти, що давали гіллясті колонії, на зразок коралів (але не споріднені їм). Втім, вимерли і багато видів існуючих вже тоді коралів.
Підводний світ більше 400 мільйонів років тому в уявленні художника / ©m.imgur.com
Довгий час вчені вважали, що старт вимирання дало глобальне заледеніння: Гондвана тоді була близько до Південного полюса, на ній виникли льодовики. Однак більш ретельні датування останніх років показали, що все було складніше. Вимирання, по всій видимості, почалося до заледеніння — у всякому разі, для брахіопод (плеченогих щупальцевих) і граптолітів.
Автори нової роботи в Science Advances вивчили зміни співвідношення ізотопів талію в відкладеннях морського дна періоду вимирання. Талій зв’язується оксидами марганцю, тому зміни в кількості цих оксидів в навколишньому середовищі прямо відображаються і в концентраціях по талію. Виявилося, початкова фаза ордовицько-силурійського вимирання збіглася з різким збідненням морських вод киснем. Саме в цей момент починається швидкий занепад брахіопод і граптолітів.
Світ періоду ордовицько-силурійського вимирання мав зовсім іншу географію. Сибір і Балтика були тропічними мініконтинентами, а Гондвану скував лід / ©Science Advances
Несподівано, відразу, буквально за сотні тисяч років після цього, зниження концентрації кисню змінюється його різким збільшенням. Це контрінтуїтивно, тому що зазвичай при вимиранні різко знижується кількість кисень-продукуючих організмів. Вони основа харчових пірамід, тому зменшення кількості нефотосинтезуючих організмів практично завжди не поступається занепаду фотосинтетиків. Раз так, типове масове вимирання не повинно вести до серйозного зростання концентрацій кисню. І для інших вимирань це в цілому так і є.
- Учені запропонували нову версію про походження “щенячого погляду” у собак
- Способи боротьби з комарами
На жаль, поки не ясно, що могло викликати різке зниження концентрації кисню на початку вимирання. В принципі, це можливо, якщо температури води різко (на багато градусів) виросли за короткий час, але слідів такої події геологи не бачать. Ще це можливо при масовій загибелі фотосинтезуючих організмів, але і її слідів в палеонтологічному літописі немає. Однак це можливо, коли якісь фотосинтезуючі види ще не загинули, але кількість особин в них різко впало.
Проте раніше інші наукові групи відзначали, що близько 455 мільйонів років тому з’являються перші спори судинних рослин. Їх ще називали “вищими”, і — через наявність судинної системи, здатної піднімати воду і поживні речовини від землі вгору – це перші рослини, які могли в істотній мірі колонізувати сушу.
Така колонізація повинна була мати два типи наслідків. По-перше, наземні рослини активно зв’язували вуглекислий газ з атмосфери, тим самим створюючи передумови для заледеніння (при високій концентрації СО2 в повітрі льодовики на Землі існувати не можуть). По-друге, навіть найпримітивніші наземні рослини повинні були змінити структуру поверхні суші, створивши ґрунти сучасних типів. У цей момент мінеральні речовини з грунту стають набагато більш схильними до виносу в океан: рослини неминуче підвищують здатність води проникати в грунт і вимивати з нього ряд мінералів.
З сучасного досвіду добре відомо, що різке збільшення кількості ряду мінералів у воді веде до її цвітіння. Наприклад, ціанобактерії при цвітінні води можуть так розмножитися, що заблокують світло водоростям на дні водойм. Токсини, що виділяються ними, ведуть до загибелі морських організмів, розкладання тих споживає кисень, але водорості на дні не можуть його заповнити, оскільки їм не вистачає світла. У подібних умовах дефіцит кисню може виникнути ще до заледеніння.
Слідом за заледенінням, однак, вищі рослини повинні були неминуче скоротитися в чисельності. Після такої події кількість мінералів, що виносяться в океан з дощами, знову могло знизитися, ведучи до відновлення нормального за швидкістю фотосинтезу в ньому.