U nekom su trenutku povijesti gotovo sve vrste na kopnu i moru nestale. Sada znamo zašto. Permsko masovno izumiranje, koje se neformalno naziva Veliko umiranje, smatra se jednim od najvećih geoloških događaja u povijesti života na Zemlji. U relativno kratkom vremenu oko 70% kralježnjaka koji žive na kopnu i oko 90% morskih vrsta nestalo je s lica zemlje. Iskreno, masovno permsko izumiranje postalo je najveća zemaljska katastrofa. Uostalom, Zemlja je za nas prije svega život.
Prije deset godina sigurno se nije znalo koji je okidač doveo do ove vrlo smrtonosne katastrofe prije 252 milijuna godina. Razlog je bio obavijen misterijom, znanstvenici su predložili desetke teorija.
I tako su u novije vrijeme napredak tehnologije datiranja i potraga za geološkim dokazima dali precizan pokazatelj. Većina znanstvenika na Zemlji slaže se da je najveće izumiranje iz Velike petice uzrokovano milijun godina vulkanske aktivnosti.
No je li riješena ova zagonetka? Ne baš.
Foto: hi-news.ru
Da, negdje u današnjem sjeverozapadnom Sibiru izašlo je oko 5 milijuna kubičnih kilometara lave - dovoljno da prekriva Zemljinu površinu 10 metara dubine - i to se dogodilo prije nego što je počelo masovno izumiranje. To je pokrenulo oslobađanje ogromne količine stakleničkih plinova koji su poduprli globalno zagrijavanje i ozbiljno poremetili sustave životne podrške Zemlje.
Ipak, točni detalji kako je točno to dovelo do izumiranja toliko životnih oblika i dalje su predmet žestoke znanstvene rasprave.
Promotivni video:
I to nije samo akademski interes. Ovaj katastrofalni događaj odigrao je važnu ulogu u oblikovanju flore i faune kakvu danas vidimo. Osim toga, postoje jasne paralele između promjena u okolišu koje su se dogodile tada i promatrane su i danas. Neki kažu da će nam podizanje svijesti o vrstama o vremenima kad je život gotovo prestao postojati, pomoći da osiguramo vlastiti dugoročni opstanak.
1980. Louis i Walter Alvarez, otac i sin na kalifornijskom sveučilištu Berkeley, pružili su nove i uvjerljive dokaze da je najpoznatije od masovnih izumiranja - ono koje se dogodilo prije 66 milijuna godina - rezultat masovnog pada asteroida. A pobudili su val zanimanja za uzroke drugih masovnih izumiranja, uključujući i najvećeg s kraja Perme.
Foto: hi-news.ru
Tada su zapadni lovci na izumiranje imali manje dokaza za pristup jer su se nalazili u Kini i Rusiji, a ne u najotvorenijim zemljama. Ali to ih nije spriječilo da predlože razne teorije.
Neki su ukazali na nuspojave formiranja superkontinenta Pangea, poput smanjenja dubine morskog staništa, gdje je živjela većina morskih vrsta. Drugi su ukazali na oštar pad kisika u uzorcima stijena kasnog permskog porijekla i pad razine mora - što bi oba moglo objasniti zašto su morske vrste imale tako grozno iskustvo.
Drugi su predložili masovno ispuštanje metana s morskog dna. Također je postojala i mogućnost da intenzivni vulkanizam koji je ostavio toliko vulkanske stijene u Sibiru bio poseban faktor. Svaki sljedeći tok lave širio se na prethodni, stvarajući niz stepenica. Dobili su ime sibirske zamke - od švedskog „trapp“, odnosno koraka.
"Smatralo se da se kraj permskog masovnog izumiranja proširio tijekom nekoliko milijuna godina", kaže Paul Vignal, geolog sa Sveučilišta u Leedsu koji je u rujnu 2015. objavio časopis The Worst of Times o masovnim izumiranjima.
Nakon što su sakupili uzorke u Dolomitima, Italija, Vignal i Anthony Hallam sa Sveučilišta u Birminghamu, u članku objavljenom 1992. zaključili su da izumiranje zapravo traje desetke ili tisuće godina.
Ovaj kratki vremenski okvir potaknuo je mnoge na potragu za kratkom, ali akutnom katastrofom koja bi mogla objasniti izumiranje - na primjer, pad asteroida.
U korist ove ideje, neki znanstvenici ukazuju na rijetka zrna šok-kvarca u Australiji - zrna pijeska koja su bila na mjestu navodnog udara i bila izložena snažnom fizičkom utjecaju u ovom procesu. Ostali znanstvenici koji rade na Antarktici otkrili su helij i argon s izotopnim omjerom sličnim onom meteorita bogatih ugljikom u ranom Sunčevom sustavu.
Ali nije pronađen nijedan krater za utjecaj i sve je izumrlo.
"Jednostavno nemamo geološke dokaze o utjecaju ili bilo kojem drugom značajnom događaju koji bi mogao dovesti do izumiranja ove veličine, osim sibirskih zamki", kaže Jonathan Payne, geolog i stručnjak za masovno izumiranje sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji, SAD.
Foto: hi-news.ru
Kako su se metode datiranja poboljšavale i prikupljali uzorci, vulkanizam je postepeno postao glavni krivac - posebno, nakon što su znanstvenici zaključili da su sibirske zamke nastale prije oko milijun godina, a ne 10-50 milijuna godina, kako su prije mislili.
Posljedice sibirskih zamki bile su strašne. Najveći utjecaji zabilježeni su u oceanima, posebno na morskom dnu.
Mnoge su grupe potpuno nestale, uključujući jednu od najranijih skupina artropoda - trilobite - i primitivne rugoze, koralje, blastoide, rodbinu modernih morskih ježaka i morskih zvijezda. Drugi, poput brahiopoda, brioza, amona koji liče na lignje i morskih ljiljana, izgubili su većinu svojih vrsta.
Plivači su imali malo više sreće: akantodi i plakodermi su izumrli, ali su mnoge druge ribe i kogodoanti slični jeguljama ostali gotovo netaknuti.
Također su bili pogođeni kopneni organizmi. Uništene su mnoge velike skupine, uključujući gorgonope, dominantne grabežljivce tog vremena i glomazne biljojede pareiasaure.
Prema Dmitru Shcherbakovu iz Paleontološkog instituta u Moskvi, uništeno je oko 40% obitelji insekata s kraja Permije. Mnoge ekvatorijalne skupine, poput žohara i cikada, kretale su se prema sjeveru kako su se temperature povećavale.
U pogledu biljaka, šumske vrste su praktički nestale.
Foto: hi-news.ru
Mnoge su skupine dominantnih teretana. Ugljen se nije proizvodio oko 10 milijuna godina, što ukazuje na nestanak biljaka koje oblikuju treset. Još jedan znak nedvosmislenog smrtonosnog uništavanja biljaka je "skok gljiva" - ogroman porast broja fosiliziranih gljivičnih spora.
"To se tumači kao rezultat eksplozije gljiva koje žive na mrtvim ili umirućim stablima", kaže Barry Lomax sa Sveučilišta u Nottinghamu. "Nismo vidjeli ništa slično na bilo kojoj drugoj geološkoj granici."
Točna analiza onoga što je umrlo i kada je umrlo tako nudi neke od najboljih tragova koji će objasniti kako su sibirske zamke mogle imati tako velik utjecaj.
Kada su Vinyal i kolege s kineskog Sveučilišta za zemaljske znanosti u Wuhanu detaljno pregledali uzorke koji su pokazali sudbinu 537 morskih vrsta u Kini, otkrili su da je njih 92 posto uništeno. Također su otkrili da se izumiranje događa u dvije faze, razdvojene 180.000 godina.
Prvi je bio posebno poguban za plitke stanovnike poput koralja, koji žive na dnu mikroskopskih životinja fusulinida i planktona radiolarijana. Izumiranje drugog vala dogodilo se u dubinama oceana.
Nove su se vrste razvile prilično brzo nakon prvog vala, ali oporavak je bio znatno sporiji nakon drugog - najvjerojatnije zbog dugoročnih razloga koji su razrušili duboke temelje mnogih ekosustava. Drugi dokazi iz biljnih ostataka izvađeni na Grenlandu i Antarktiku podržavaju ideju dvostrukog masovnog izumiranja.
Što je to bio sibirski vulkanizam koji je u svojim raznim permskim manifestacijama uzrokovao toliko uništenja za život?
Zajedno s lavom izašle su ogromne količine stakleničkih i drugih štetnih plinova. Oni uključuju ogromne količine ugljičnog dioksida i sumpornog dioksida, što je dovelo do porasta temperature.
Foto: hi-news.ru
Zagrijavanje oceana smanjilo je njihovu sposobnost zadržavanja kisika, a struje koje su normalno donijele kisik u dubinu mogle su usporiti ili zaustaviti. Smatra se da je nedostatak kisika glavni uzrok izumiranja mora, što pokazuju uzorci stijena na granici između dvaju geoloških razdoblja na različitim lokacijama u svijetu.
"Skoro sve sedimentne stijene koje smo gledali prelazile su od bogatih kisikom i života do siromašnih kisika i života", kaže Mike Benton, paleontolog sa Sveučilišta u Bristolu. "Ova je linija apsolutna koliko i rub noža i jasno je vidljiva."
Neki ističu da je kako se razina ugljičnog dioksida u atmosferi povećavala, tako i njegova razina povećavala u oceanima, voda je postala kiselija i manje je vjerojatno da će potaknuti morske organizme da naprave svoje školjke. Općenito, povećana razina ugljičnog dioksida negativno je utjecala na sustav izmjene kisika morskih životinja.
"Ljudi govore o smrtonosnom trojstvu zagrijavanja, zakiseljavanja i deoksigenacije", kaže Payne, koji tvrdi da bi zakiseljavanje moglo trajati desetke tisuća godina. "Sve ove stvari utječu na život morskih životinja, njihov metabolizam i upotrebu kisika."
Vignal, međutim, igra ulogu zakiseljavanja oceana. "Nema sumnje ako zakiselite okeansku površinu, to će učiniti, ali većina organizama i dalje može napraviti svoje školjke, jer to čine u svojim tijelima, bez kontakta s okolnom morskom vodom."
Zagrijavanje je imalo značajne posljedice za zemlju - ali neusporedivo s onima koje su dovele do izumiranja takvih razmjera u to vrijeme. Geolozi krive za oslobađanje štetnih plinova sličnih CFC-a poput klorometana.
Smatra se da se ovi plinovi nastaju kada se slojevi ugljena i soli zagrijavaju dok se magma seli do sibirske površine. Dovode do uništavanja ozonskog omotača, što dovodi do značajnog povećanja izloženosti štetnom ultraljubičastom zračenju od sunca.
Argumenti koji podržavaju ovu teoriju pojavili su se 2004. godine kada je Henk Wischer sa Sveučilišta u Utrechtu u Nizozemskoj iznio dokaze o značajnom porastu fosiliziranih mutiranih limfoidnih spora tijekom kasnog permskog masovnog izumiranja.
Drugi su zaključili da su stresori iz okoliša poput povećane suhoće, umjesto povećane radijacije, mogli uzrokovati mutacije. Lomax, međutim, podržava Vischerovu teoriju. "Bilo je i drugih razdoblja produljene suhoće, a ne vidimo nikakve povezanosti sa mutacijom spora, pa izgleda logičnije pripisati ih UV zračenju."
Foto: hi-news.ru
Plinovi koji izlaze iz vulkana stvarali su karboličku, sumpornu i ostale kiseline, koje su padale u obliku kisele kiše, pogoršavajući opasnost za okoliš. Ovo pokazuje kako bi okoliš preko noći mogao izravno i neizravno uništiti vrste.
"Gubitak biljaka od UV zračenja i kisele kiše trebao je ukloniti okosnicu prehrambenog lanca na kopnu, što je dovelo do gladovanja biljojeda, što je zauzvrat bilo izvor hrane za mesožderke", kaže Benton.
Mnogi vjeruju da bi trebali razmišljati o tim odnosima ekosustava ljudi 21. stoljeća, jer naša aktivnost podiže koncentraciju ugljičnog dioksida u atmosferi na ekstremnu razinu. Istrebljenje kraja permskog razdoblja daje hranu za razmišljanje.
"U suštini, stvaramo ili ubrzavamo masovno istrebljenje nakon permijskog kraja", kaže Vignal. "Međutim, dugo će trebati zagrijavanje oceana, a modeli pokazuju da će okeani biti u problemima za 200-300 godina u pogledu sadržaja otopljenog kisika, a problemi s cirkulacijom oceana pojavit će se za nekoliko tisuća godina. Tko zna što ćemo tada učiniti."
Foto: hi-news.ru
Payne ističe da se kasno permsko masovno izumiranje dugoročno može smatrati korisnim za život - ukupan broj vrsta na Zemlji na kraju je narastao čak i više nego prije, ali njegova vremenska linija ne pruža hranu za utjehu.
"Najveće izumiranje u povijesti života ima veze s promjenama u okolišu koje se događaju danas i koje se mogu očekivati u sljedećih 100-1000 godina", kaže on. "Zapravo, dugoročno će to imati poticajni učinak na raznolikost ekosustava, ali oporavak će trajati milijune godina, tako da je gubitak raznolikosti teško koristan za ljudsko društvo."
Američki paleobiolog Doug Erwin u svojoj knjizi Velika paleozojska kriza iz 1993. godine usporedio je problem procjene potencijalnih uzroka kraja permijskog masovnog izumiranja sa situacijom s kojom se suočio Hercule Poirot u Murderu na Orient Expressu. Detektivka Agatha Christie na kraju zaključuje da su svi putnici u vlaku bili umiješani u ubojstvo.
Vignal u svojoj posljednjoj knjizi opisuje Poirotov zaključak da su "svi to učinili" kao "lijen". Umjesto toga, on navodi primjer Sarah Lund, zvijezde danske kriminalističke drame Ubojstvo. Popis osumnjičenih raste sa svakom serijom. (Bilo bi nam prikladnije kao primjer navesti Čehovljevu „Galebu“). Vignalov ubojica je vulkanizam, što je rezultiralo zagrijavanjem, deoksigenacijom oceana i osiromašenjem ozona.
Međutim, znanstvenici dobivaju pristup sve većem broju sve točnijih podataka koji pokušavaju izdvojiti razlike u točnim kombinacijama uzročnih faktora za izumiranje u različitim ekosustavima, skupinama i vrstama, koji možda ne daju izravne odgovore. Ako je ovo jedna igra zločina, onda je to vrlo složeno, s hrpom leševa, a oni su ubijeni raznim oružjem.
"Okolišni uzroci se množe, a ne zbrajaju, tako da je teško odabrati jednu stvar", kaže Payne. Ovo nije neuspjeh u znanosti, već je optužba protiv našeg zahtjeva za jednostavnim odgovorima.