Ордовикско-силурийское событие по масштабу было крупнее, чем вымирание динозавров 66 миллионов лет назад, но ему не предшествовали известные удары астероидов или иные подобные события. Теперь его причины начали проясняться.
Примерно 443 миллиона лет назад на Земле случилось довольно странное, можно сказать, глубоко атипичное массовое вымирание. В первой его фазе вымерли 40% известных родов (очевидно, исчезнувших видов было еще больше), а во второй, спустя миллион лет, пропали еще 30% родов. Палеонтологи считают, что этому соответствовало вымирание 85% всех существовавших видов сложных организмов. Вымерло множество еще многочисленных трилобитов, похожих на современных угрей конодонтов (не дожили до наших дней), а также многие граптолиты — существа, дававшие ветвистые колонии, наподобие кораллов (но не родственные им). Впрочем, вымерли и многие виды существовавших уже тогда кораллов.
Долгое время ученые полагали, что старт вымиранию дало глобальное оледенение: Гондвана тогда была близко к Южному полюсу, на ней возникли ледники. Однако более тщательные датировки последних лет показали, что все было сложнее. Вымирание, по всей видимости, началось до оледенения — во всяком случае, для брахиопод (плеченогих щупальцевых) и граптолитов.
Авторы новой работы в Science Advances изучили изменения соотношения изотопов таллия в отложениях морского дна периода вымирания. Таллий связывается оксидами марганца, поэтому изменения в количестве этих оксидов в окружающей среде прямо отражаются и в концентрациях по таллию. Оказалось, начальная фаза ордовикско-силурийского вымирания совпала с резким обеднением морских вод кислородом. Именно в этот момент начинается быстрый упадок брахиопод и граптолитов.
Что неожиданно, сразу, буквально за сотни тысяч лет после этого, снижение концентрации кислорода сменяется ее резким увеличением. Это контринтуитивно, потому что обычно при вымирании резко снижается количество кислород-продуцирующих организмов. Они основа пищевых пирамид, поэтому уменьшение количества нефотосинтезирующих организмов практически всегда не уступает упадку фотосинтетиков. Раз так, типичное массовое вымирание не должно вести к серьезному росту концентраций кислорода. И для других вымираний это в целом так и есть.
К сожалению, пока не ясно, что могло вызвать резкое снижение концентрации кислорода в начале вымирания. В принципе, это возможно, если температуры воды резко (на много градусов) выросли за короткое время, но следов такого события геологи не видят. Еще это возможно при массовой гибели фотосинтезирующих организмов, но и ее следов в палеонтологической летописи нет. Однако это возможно, когда какие-то фотосинтезирующие виды еще не погибли, но количество особей в них резко упало.
Тем не менее ранее другие научные группы отмечали, что около 455 миллионов лет назад появляются первые споры сосудистых растений. Их еще называли «высшими», и — в силу наличия сосудистой системы, способной поднимать воду и питательные вещества от земли вверх — это первые растения, которые могли в существенной степени колонизировать сушу.
Такая колонизация должна была иметь два типа последствий. Во-первых, наземные растения активно связывали углекислый газ из атмосферы, тем самым создавая предпосылки для оледенения (при высокой концентрации СО2 в воздухе ледники на Земле существовать не могут). Во-вторых, даже самые примитивные наземные растения должны были изменить структуру поверхности суши, создав почвы современных типов. В этот момент минеральные вещества из грунта становятся намного более подверженными выносу в океан: растения неизбежно повышают способность воды проникать в грунт и вымывать из него ряд минералов.
Из современного опыта хорошо известно, что резкое увеличение количества ряда минералов в воде ведет к ее цветению. Например, цианобактерии при цветении воды могут так размножиться, что заблокируют свет водорослям на дне водоемов. Выделяемые ими токсины ведут к гибели морских организмов, разложение тех потребляет кислород, но водоросли на дне не могут его восполнить, поскольку им не хватает света. В подобных условиях дефицит кислорода может возникнуть еще до оледенения.
Вслед за оледенением, однако, высшие растения должны были неизбежно сократиться в численности. После такого события количество минералов, выносимых в океан с дождями, снова могло снизиться, ведя к возобновлению нормального по скорости фотосинтеза в нем.
Автор: Александр Березин