Mass Extinctions and Faunal Turnovers

Массовые вымирания и фаунистические замены

События, такие как границы Permian–Triassic и Triassic–Jurassic, которые перезапускают траекторию жизни

1. Роль массовых вымираний

На протяжении 4,6-миллиардолетней истории Земли жизнь пережила несколько кризисов массового вымирания, когда значительная часть глобальных видов исчезает за относительно короткие геологические промежутки времени. Эти события:

  • Устраняют доминирующие клады, открывая экологические ниши.
  • Запускают быстрые эволюционные радиации среди выживших.
  • Переопределяют состав биоты на суше и в море.

В то время как «фоновое вымирание» происходит постоянно (базовый уровень обновления видов), массовые вымирания резко превышают нормальные уровни, оставляя глобальные следы в ископаемом слое. Среди «Большой пятерки» признанных событий, Permian–Triassic является самым катастрофическим, в то время как переход Triassic–Jurassic также вызвал значительную смену фауны. Вместе они демонстрируют, как история Земли прерывается периодами глубоких экологических потрясений.

2. Массовое вымирание в период Permian–Triassic (P–Tr) (~252 млн лет назад)

2.1 Масштаб кризиса

Происходя в конце Permian Period, массовое вымирание Permian–Triassic (P–Tr), иногда называемое «Великой смертью», считается крупнейшим известным событием вымирания:

  • Морские: около 90–96% морских видов исчезли, включая крупные группы беспозвоночных, такие как трилобиты, роговые кораллы и многие брахиоподы.
  • Наземные: около 70% видов наземных позвоночных исчезли; также массовая гибель растений.

Ни одно другое событие вымирания не достигало такой степени тяжести, эффективно перезапуская экосистемы Paleozoic и прокладывая путь для Mesozoic.

2.2 Возможные причины

Вероятно, сработало несколько факторов, хотя точные относительные вклады остаются предметом споров:

  1. Вулканизм Сибирских траппов: Огромные извержения поточных базальтов в Сибири выпустили огромное количество CO2, SO2, галогенов и аэрозолей, вызывая глобальное потепление, закисление океанов и, возможно, истощение озонового слоя.
  2. Выброс метановых гидратов: Потепление океанов могло дестабилизировать метановые клатраты, вызывая дополнительное парниковое воздействие.
  3. Аноктические океаны: Застой в глубоких водах в сочетании с повышением температуры и изменением циркуляции привел к широкомасштабной морской аноксии или эвксинии (наличие H2S).
  4. Последствия?: Меньше доказательств значительного воздействия по сравнению, например, с Крейдово-палеогеновым периодом. Некоторые предполагают незначительные болидные события, но вулканизм и климатические сдвиги остаются главными подозреваемыми [1], [2].

2.3 Последствия: Возвышение архозавров и восстановление триаса

Вслед за вымиранием сообщества должны были восстанавливаться из минимального разнообразия. Традиционные палеозойские линии (некоторые синапсиды «млекоподобных рептилий») были сильно сокращены, что позволило архозаврам (ведущим к динозаврам, птерозаврам, крокодилам) получить доминирование в триасе. Морские среды увидели новые линии (например, ихтиозавры, другие морские рептилии) и реорганизацию рифообразующих фаун. Этот «сброс» ярко отражён в резкой смене ископаемых комплексов, связывающих переходы от палеозоя к мезозою.

3. Вымирание на границе Триас–Юра (около 201 млн лет назад)

3.1 Масштаб и целевые группы

Вымирание на границе Триас–Юра было менее экстремальным, чем событие П–Тр, но всё же значительным, уничтожив примерно 40–45% морских родов и многие наземные группы. В океанах конодонты и некоторые крупные амфибии сильно сократились, а определённые линии беспозвоночных, такие как аммониты, также понесли потери. На суше различные группы архозавров (фитозавры, этозавры, рауисухии) были сильно поражены, что расчистило путь для расширения динозавров в Юрском периоде [3], [4].

3.2 Потенциальные причины

Основные гипотезы для Триас–Юры включают:

  • Вулканизм Центрально-Атлантической магматической провинции (CAMP): Широкое рифтование при разделении Пангея, высвобождавшее массивные потоки базальтов и парниковых газов. Это могло вызвать глобальное потепление, закисление океанов и другие климатические нарушения.
  • Колебания уровня моря: Тектонические изменения могли изменить мелководные морские среды обитания.
  • Импакт?: Доказательства крупного удара около границы Триас–Юра менее убедительны, в отличие от К–Пг. Хотя меньшие удары исключать нельзя, вулканизм и климатические возмущения остаются предпочтительными объяснениями.

3.3 Возвышение динозавров

После того как вымирание на границе Триас–Юра уничтожило многие линии архозавров триасового периода, динозавры — выжившие в меньших формах — быстро диверсифицировались. Ранний Юрский период демонстрирует взрывное появление знакомых групп динозавров, от зауроподов до тероподов, которые вскоре заняли крупные наземные ниши травоядных и хищников на следующие 135+ миллионов лет, фактически установив «Эпоху рептилий» в полном объёме.

4. Механизмы и экологические последствия массовых вымираний

4.1 Возмущения углеродного цикла и климата

Массовые вымирания часто связаны с резкими изменениями климата, такими как парниковое потепление, океанская аноксия или закисление. Вулканический CO2 или метан из гидратов могут ускорять потепление, снижать растворимость кислорода в океанах и вызывать страдания морских беспозвоночных. На суше следуют тепловой стресс и коллапс экосистем. Такие радикальные изменения окружающей среды выводят виды за пределы их пределов выносливости, вызывая каскады вымираний.

4.2 Коллапс и восстановление экосистем

Уничтожение ключевых видов, рифовых систем или важных продуцентов может привести к появлению «фауны катастрофы» — кратковременных сообществ, доминируемых оппортунистическими или устойчивыми видами. В течение десятков тысяч до миллионов лет новые линии адаптируются или распространяются в освободившиеся ниши, придавая массовым вымираниям двойственную роль: катастрофические потери биоразнообразия, за которыми следуют эволюционные инновации. Архозавры после P–Tr и динозавры после T–J являются примерами таких восстановлений.

4.3 Эффект домино и пищевые сети

Массовые вымирания подчеркивают, насколько глубоко пищевые сети взаимосвязаны: коллапс некоторых первичных продуцентов (например, фотосинтезирующего планктона) может привести к голоданию высших трофических уровней, усугубляя вымирания. На суше потеря основных групп травоядных может вызвать цепную реакцию среди хищников. Каждое событие показывает, как целые экосистемы могут быстро разрушаться, когда ключевые параметры выходят за пределы нормальных значений.

5. Закономерности в ископаемом слое: выявление массовых вымираний

5.1 Пограничные горизонты и биостратиграфия

Геологи определяют массовые вымирания по пограничным горизонтам в слоях горных пород, где внезапно исчезают большие проценты ископаемых видов. Для P–Tr характерна «пограничная глина» с аномалиями в изотопных сдвигах углерода (δ13C) и резкими изменениями в разнообразии ископаемых, обнаруженная по всему миру. Граница T–J также демонстрирует характерные геохимические сигналы (изотопные колебания углерода) и смены фауны.

5.2 Геохимические маркеры

Изотопные аномалии (изотопы C, O, S), следовые элементы (например, аномалии Ir на границе K–Pg) или изменения в составе осадков (черные сланцы, указывающие на аноксию) могут подтвердить экологические потрясения. На границе P–Tr большие отрицательные сдвиги δ13C указывают на выбросы CO2/CH4 в атмосферу. На границе T–J вулканизм CAMP мог оставить геохимические следы в виде базальтовых потоков и соответствующих климатических сигналов.

5.3 Текущие дебаты и пересмотренные хронологии

Продолжающиеся палеонтологические полевые работы уточняют точное время, темп и избирательность каждого события вымирания. Для P–Tr некоторые утверждают, что это были множественные импульсы, а не один катастрофический момент. Для T–J различение между постепенными вымираниями и внезапными пограничными событиями является активной областью исследований. Наше понимание развивается с каждым новым местонахождением ископаемых или улучшенной методикой датирования.

6. Эволюционное наследие: смены фауны

6.1 Пермский–триасовый период к триасовому

Массовое вымирание на границе пермского и триасового периодов положило конец доминированию палеозоя (например, трилобитов, многих синапсид, некоторых кораллов) и проложило путь для:

  • Восхождение архозавров: ведущее к динозаврам, птерозаврам, архозаврам крокодиловой линии.
  • Радиации морских рептилий: ихтиозавры, нотозавры, позднее плезиозавры.
  • Современные группы строителей рифов: склерактиниевые кораллы, иглокожие, новые доминирования двустворчатых.

6.2 От триасово-юрского периода к «среднему» мезозою

В событии на границе T–J крупные триасовые крутартары и другие архозавры потеряли позиции, в то время как динозавры стали доминирующими наземными животными, что привело к известной юрско-меловой динозавровой фауне. Морские экосистемы также реорганизовались: аммониты, современные семейства кораллов и новые линии рыб процветали. Сцена была подготовлена для «золотого века» динозавров в юрском и меловом периодах.

6.3 Взгляды на будущее вымирание

Изучение этих древних катастроф проливает свет на то, как жизнь может реагировать на антропогенные климатические кризисы или другие современные нарушения. Глубокое прошлое Земли показывает, что массовые вымирания — это необычные, но повторяющиеся явления, каждое из которых оставляет преобразованный биотический ландшафт. Это подчёркивает как устойчивость, так и уязвимость жизни.

7. Заключение

Пермско-триасовые и триасово-юрские границы вымираний фундаментально перезаписали ход жизни на Земле, уничтожив целые линии и позволив возникнуть новым кладами — особенно динозаврам. Хотя событие P–Tr было самым разрушительным, вымирание T–J было не менее важным, очистив триасовых конкурентов и запустив восхождение динозавров, которые доминировали в остальной части мезозоя. Каждое событие демонстрирует, как массовые вымирания, несмотря на катастрофичность, служат поворотными моментами в эволюционной истории, стимулируя последовательные радиации и формируя биоту Земли на миллионы лет вперёд.

Даже сегодня палеонтологи и геологи уточняют детали — что вызывает эти кризисы, как распадаются экосистемы и как выжившие приспосабливаются впоследствии. Раскрывая истории этих древних вымираний, мы получаем важные уроки о хрупкости и устойчивости жизни, взаимодействии геологии и биологии, а также о продолжающихся циклах разрушения и обновления, которые характеризуют динамичную историю Земли.

References and Further Reading

  1. Эрвин, Д. Х. (2006). Вымирание: как жизнь на Земле почти закончилась 250 миллионов лет назад. Princeton University Press.
  2. Шен, С. З., и др. (2011). «Калибровка массового вымирания в конце пермского периода.» Science, 334, 1367–1372.
  3. Бентон, М. Дж. (2003). Когда жизнь почти исчезла: величайшее массовое вымирание всех времён. Thames & Hudson.
  4. Таннер, Л. Х., Лукас, С. Г., & Чепмен, М. Г. (2004). «Оценка записей и причин позднетриасовых вымираний.» Earth-Science Reviews, 65, 103–139.
Вернуться в блог