Важнейшие биотические кризисы. Модели массовых вымирании.

Важнейшие биотические кризисы. Время в геологии обладает характеристикой "спрессованности": чем древнее "каменные летописи", тем больше в них заключено временного диапазона при равных мощностях вмещающих фауну и флору отложений.

Рамки "оживающего" геологического времени все время раздвигаются, а появление первого живого существа все более отодвигается вглубь времен. Многие разночтения в этом отношении определяются степенью сохранности ископаемых органических остатков. В общем случае лучше сохраняются скелетные образования, хуже (или не сохраняются) ткани. Да и сами находки достаточно разнолики, не всегда даже ясен вопрос об их органичности. Зависит степень изученности и от технически-приборного уровня исследований.

Постоянное обновление органического мира в результате общей эволюции жизни на Земле и общий прогресс науки в этом направлении достаточно полно отражают две сравнительные диаграммы динамики вымираний семейств морских организмов в фанерозое (А - Дж. Филлипс, середина XIX в., и Б - Алексеев, 1989 г.).

Из сравнения очевидно, что общий характер современных научных достижений свидетельствует о том, что вымирания между этапами не были столь резки, обновление органического мира не было столь кардинальным.

Пока анализу подаются лишь наиболее массовые вымирания, причины которых являются предметом многих научных дискуссий.

Кембро-ордовикский кризис отвечает временному интервалу, в течение которого мог осуществиться переход от ледникового состояния к среднепалеозойскому парниковому состоянию.

Ордовикско-силурийский кризис совпал с оледенением и соответствует резкому и кратковременному переходу к другим климатическим условиям. Или же это действие неизвестного внешнего фактора, вызвавшего как оледенение, так и биотический кризис.

Позднедевонский кризис возможно был обязан переходу от среднепалеозойского парникового состояния к позднепалеозойскому ледниковому.

Кризис на границе перми и триаса и последней части позднепермско-триасового холодного интервала наступил после оледенений, но задолго до раскола Пангеи. Возможные причины его - резкое понижение уровня моря и возникновение солоноватых приповерхностных вод за счет различных факторов.

Модели вымирания. Из всех вымираний наиболее полно изучено массовое вымирание в конце мелового периода. Оно коснулось и растительности и животного мира. Однако, все имеющиеся данные говорят не о всеобщей катастрофе, а о сложном характере вымирания, которое продолжалось миллионы лет.

"Отвратительная тайна" Ч. Дарвина - покрытосеменные - находились уже в середине мощной эволюционной экспансии и стали доминировать в наземной флоре только четверть периода назад. Главными тенденциями в развитии покрытосеменных были усиление провинциализма и постепенное возникновение новых форм, принадлежащих к современным семействам и даже родам.

За последние годы был предложен ряд впечатляющих "сценариев" биотического вымирания в конце мелового периода.

Альварес предположил столкновение с астероидом, которое привело к огромному облаку пыли и остановке на ряд лет фотосинтеза. Он же допускает фрикционный нагрев атмосферы.

Ксю обратился к столкновению Земли и кометы с возможным отравлением цианидом из головной части последней.

Выдвигались гипотезы вспышки сверхновых звезд или Солнца, высоких радиаций.

Палинологические данные (пыльца и споры) - самые надежные свидетельства смены наземной растительной биоты на границе мелового и палеогенового периодов. Обычно данные эти ограничены. Но разового исчезновения также не отмечается. Поэтому нет убедительных палинологических данных, подтверждающих идею всемирной катастрофы. В самом конце мелового периода и в палеогене наземная флора менялась главным образом за счет взрывной эволюции и диверсикации различных видов и соответствующего уменьшения содержания голосеменных, папоротников и близких к ним групп. Наблюдается постепенный флористический переход. Причины, вероятно, следует искать в климатических колебаниях, возникших в результате перемещений континентальных плит или спрединга океанического дна.

Нельзя прийти к выводам о катастрофе и по анализу млекопитающих.

Вымирание крупных рептилий действительно ничего не предвещало, но оно фактически произошло. Как и многих других групп морских организмов. Известно, что конечное меловое вымирание в морских условиях продолжалось от 1 до 5 млн лет. Первоначально оно явилось следствием общего ухудшения экологической обстановки: крупномасштабных изменений уровня моря, химического состава воды (особенно соединений кислорода), температуры и циркуляции воды в океане, климата, общим разрушением экологических комплексов.

Более ясна модель меловых вымираний. Она выглядит примерно следующим образом:

1. Крупный подъем уровня моря (в связи с поднятием хребтов на дне из-за активного движения плит) сопровождается глобальной трансгрессией, улучшением и потеплением климата и увеличением разнообразия экологических условий.

2. Увеличивается разнообразие морских фаун, темп эволюции.

Повсеместная конкуренция за пищу и пространство в зоне смешения нарушает первичную структуру экосистем, улучшение климата ведет к снижению температурных градиентов в Мировом океане. Это благоприятствует увеличению разнообразия стенотермных организмов.

3. Быстрое изменение одного или нескольких экологических факторов наносит сильный удар по экосистеме в тот период, когда разнообразие тепловодных групп очень высоко и идет перестройка крупных экологических комплексов. Тепловодные таксоны вымирают. Морская экосистема разрушается. Причиной таких событий видимо было глобальное понижение содержания кислорода в Мировом океане. Само это бескислородное событие явилось результатом понижения термального градиента на поверхности океана из-за поднятия уровня моря, повышения температуры и вероятно солености; в конечном счете, нарушении водной циркуляции.

4. Одновременно с первоначальным стрессом накладывается несколько экологических факторов (быстрое изменение температуры, потеря мелководных биотопов). Возникают условия, при которых возможна полная гибель крупных частей экосистемы. Именно величина биологического стресса, возникшего в результате многофакторного ухудшения среды, является самой главной причиной крупных вымираний.