Учените наскоро обявиха, че на Земята е започнало ново масово изчезване: поради човешките действия скоростта на изчезване на гръбначните видове се е приближила до нивото от 66 милиона години, когато динозаврите са изчезнали. Наистина ли са се променили флората и фауната на Земята в резултат на бедствия? Въздействие на метеорит, глобално затопляне, изгаряне на пожари - противно на обичайните представи, законите на еволюцията са много по-силни от универсалните катаклизми.
Историята на нашата планета съхранява следи от няколко големи бедствия, които буквално са преформатирали екологичните системи от онези времена. След всяко глобално изчезване на еволюционната сцена се появяват нови класове живи същества и от предишните остават само вкаменени останки. Учените от А. А. Борисяк от Руската академия на науките изглежда е опипал механизма на тези промени. И насекомите им помогнаха в това - една от най-успешните категории животни, някои от които могат да оцелеят дори близо до епицентъра на ядрена експлозия.
Апокалипсис Алфа
Думите „глобално изчезване“обикновено напомнят за изчезването на динозаврите. Но в историята на Земята имаше катастрофа от много по-голям мащаб, известна на специалистите като „Голямото изчезване“. На границата на периода Перм и Триас, преди 252 милиона години, 96 процента от морските и над 70 процента от сухоземните животински видове са изчезнали като по магия. Нито преди, нито след това на нашата планета не е имало толкова мащабно разрушение на биосферата.
Обстоятелствата в тази трагедия са добре разбрани и лесно биха могли да лежат в основата на холивудски блокбъстър. Защо има филм - изглежда, че именно Голямото измиране е вдъхновило автора на „Откровението на Йоан Богослов“, който подробно описва смъртта на нашата собствена цивилизация. Ето само няколко от факторите, чиято комбинация изглежда е довела до тази епична катастрофа.
В края на пермския период, над необятните простори на Сибир, се появяват изблици на магма с фантастични обеми на повърхността на Земята. Замръзналите лавови полета, известни като сибирски капани, обхващат общо два милиона квадратни километра - площта на Гренландия или Индия. Днес обемът на изригналите скали се оценява на около пет милиона кубически километра. Разбира се, такава маса лава забележимо е затоплила земната атмосфера, добавяйки към нея значително количество парникови газове, което е довело до още по-голямо - глобално - затопляне.
Базалтови скали на платото Путорана, образувани от капани
Промоционално видео:
Кредитна снимка Flickr xandreani
Приблизително по същото време голям астероид падна на територията на съвременна Антарктида, на земя Уилкс, кратерът от който (500 километра в диаметър) все още се вижда. Имайте предвид, че диаметърът на мексиканския кратер Chicxulub от метеорита, който се смята за убиец на динозаврите, е само 175 километра.
И накрая, в океана се случи загадъчно събитие, отделящо огромни маси от метан - най-важният компонент на парниковите газове. Или този метан се натрупва в продължение на милиони години в долните слоеве на водата, или археите от рода Methanosarcina започват да го освобождават масово, но съставът на земната атмосфера се е променил много.
Резултатът от всички тези проблеми е тестовата версия на Апокалипсиса: небето беше покрито от воал от вулканичен прах, с който прахът от удара на астероида беше смесен. Въздухът беше горещ и сух, а океанът се превърна в разтвор на киселина, напълно неподходящ за живота на повечето от бившите му обитатели.
Криза на многообразието
Малко живи същества са способни да оцелеят в такива ужасяващи условия, смятат много съвременни палеонтолози. Следователно фауната масово изчезваше и едва когато атмосферата се изчисти и океанската вода стана просто физиологичен разтвор от кисела, редките оцелели същества започнаха нов етап на еволюция. Но, както се оказа, тази логична и разбираема схема, за съжаление, няма нищо общо с реалността!
Руският палеонтолог, доктор на биологичните науки, ръководител на лабораторията за членестоноги на Палеонтологичния институт Александър Павлович Расницин от много години изучава насекомите от пермския и триасовия период. И според неговите данни се оказва, че всъщност не е имало катастрофално Голямо измиране.
Кризата на границата на Перм и Триас се счита за толкова дълбока, че известният британски палеонтолог Майкъл Бентън дори публикува книга, наречена „Когато животът почти умря“. Друг учен, Джак Сепкоски от Чикагския университет, представи в една от своите творби графика, която показва как нарастването на разнообразието на животните постепенно се замества от относително стабилен брой видове и дълбоки, резки спадове в изчезването. И руски учени установиха, че има известен спад на границата на Перм и Триас, но дълъг и не толкова дълбок, както е изобразен от Сепковски. Това пропадане в перма и триас, много дълго, продължи повече от половината от пермския период - десетки милиони години.
Видово разнообразие на трите основни типа фанерозойска морска фауна: кембрийска, палеозойска, модерна
Диаграма: J. John Sepkoski, Jr. / Приноси към зоологията
За да разберат по-подробно събитията от онова далечно време, Rasnitsyn и неговите колеги прилагат своя собствена методология. Те работят на семейно ниво, тъй като насекомите нямат достатъчно поръчки, но има твърде много родове и най-важното е, че са много краткотрайни. В резултат на това е построена крива въз основа на няколко показателя, най-важните от които са първите и последните находки на представители на конкретни семейства. Появата в геоложкия запис и изчезването от него се тълкува като поява и изчезване. Оказа се, че общият брой на семействата (т.е. действителното разнообразие на фауната) намалява много бавно през целия Среден и Горна Перм, без да отразява рязко изчезване. В Долния триас на практика няма насекоми, но проблемът ече през средния и горния триас отново се появява много значителна част от палеозойските фамилии. "Тоест за изчезването - това изобщо не е историята", отбелязва Расницин.
И абсолютно забележително нещо - късното пермско изчезване традиционно се свързва със сибирските капани, с изливането на колосално количество магматична материя в Сибир. Аргументира се, че отделянето на огромни количества газове, изгарянето на натрупаните въглища и торф и други драматични събития са превърнали планетата в перфектна газова камера. Но факт е, че изливанията на Тунгуска лава не са били едновременни и много различни насекоми и растения са известни от междуслойните седиментни слоеве (например от Тунгуската и Баби Камен в Кузбас). Тоест тези лавови полета не са унищожили биосферата - поне флората и ентомофауната.
И така, какво се е случило в този случай с разнообразието от насекоми, докато останалата фауна е била изчезнала в световен мащаб?
„Интензивността на изчезването на насекомите в Средно-Горния Перм, в разгара на Голямото измиране, замръзва на същото ниво. Но в същото време появата на нови семейства е рязко намалена. Оказва се, че намаляването на разнообразието не се дължи на увеличаване на изчезването, а поради намаляване на скоростта на поява на нови семейства и именно този параметър определя цялата динамика на разнообразието при насекомите. Тоест изчезването, което зависи главно от външни фактори - вулканизъм, капани, астероиди - при големи и най-интересни интервали от време се оказва постоянна стойност, а динамиката на появата варира, което до голяма степен се определя от вътрешните свойства на организмите и процесите, протичащи в биосферата. Това е съвсем различна идеология! - възкликва д-р Расницин.
Александър Расницин
Снимка: lenta.ru
И така, проучванията на пермските и триаските насекоми показват, че не е необходимо да се говори за някакво рязко изчезване, провокирано от глобална катастрофа. Дългосрочният и постепенен спад в разнообразието на пермските насекоми напомня по-скоро на последните милиони години от периода Креда, когато броят на известните родове динозаври постепенно и неумолимо намалява от стотици в началото на Креда до 10-30 в края. Причината за това обедняване на разнообразието, поне при насекомите, е еволюционният застой, когато новите семейства просто спират да се появяват, а старите продължават да живеят както преди и умират със същата скорост.
Трагедията на съвършенството
Но как еволюцията може да спре? Този въпрос неизбежно ще възникне за всеки читател, овладял училищния курс по биология. Не е известно какво е мислил Чарлз Дарвин за това, но съвременните учени вярват, че не само може, но и в определени случаи просто трябва да го направи.
„Ако се ограничим изключително до генетичния подход към еволюцията, в рамките на самата синтетична теория, която се предава в училище, тогава най-бързо развиващите се същества трябва да бъдат тези, чиято генетика се променя по-интензивно: тези, които се размножават по-бързо, имат по-голяма популация и имат по-висока плодовитост. С други думи, бактерии. И най-големите, най-бавните форми на размножаване ще се развиват най-бавно. Така че всъщност слоновете и китовете се развиват най-бързо, а едноклетъчните - най-бавно. Всичко е точно обратното “, казва Расницин.
Защо се случва? Учените все още нямат точен отговор, но ако няма съмнение относно правилността на генетиката, остава само едно нещо да се предположи: запасите от промени в слоновете и китовете, предоставени от генетиката, са напълно достатъчни, за да осигурят най-бързата еволюция. Но при други еволюцията по някакъв начин е възпрепятствана и не върви или не върви с пълна скорост. Въпросът е какво задържа еволюцията. Rasnitsyn предложи концепцията за адаптивен компромис, основан на факта, че ако всичко в тялото е координирано и хармонично, тогава е много трудно да се промени едно нещо в него, без да се засягат други параметри според корелационните правила. И корелационните промени почти винаги ще бъдат неадаптивни и следователно вредни.
Пермски насекоми
За да може еволюцията да протича в такава ситуация, е необходима фино балансирана организация на живо същество. Простото влошаване на условията ще доведе до изчезването му, а омекотяването ще доведе само до повишено възпроизводство, увеличаване на смъртността в зависимост от плътността и възстановяване на цялата система на същото ниво. Очевидно преодоляването на адаптивния компромис е възможно при някаква едностранна промяна в условията, когато всъщност само някои от функциите са подложени на адаптивен контрол. Например, един организъм се оказва на остров, където за него няма хищници или опасни паразити, а целият проблем се свежда до това да се научим как да ядем това, което има. Между другото, добре е известно, че именно на островите често се случва бърза еволюция и животните приемат гротескни форми. Така че еволюцията се извършва, когато възникнат такива небалансирани условия,при навлизане в нова екологична ниша. С течение на времето тя отново ще създаде напълно балансирано същество, след което отново ще дойде еволюционен застой. Какво ще се случи, ако във фауната всички нейни компоненти достигнат много високо съвършенство, мощен компромис, така да се каже, застой в своето съвършенство? Тогава, когато условията се променят, те просто ще изчезнат - докато местообитанието се освободи, докато условията омекнат, адаптивният контрол намалее и еволюцията стане по-лесна. Всичко това виждаме на примера на палеозойските насекоми.вкостеняват в тяхното съвършенство? Тогава, когато условията се променят, те просто ще изчезнат - докато местообитанието се освободи, докато условията омекнат, адаптивният контрол намалее и еволюцията стане по-лесна. Всичко това виждаме на примера на палеозойските насекоми.вкостеняват в тяхното съвършенство? Тогава, когато условията се променят, те просто ще изчезнат - докато местообитанието се освободи, докато условията омекнат, адаптивният контрол намалее и еволюцията стане по-лесна. Всичко това виждаме на примера на палеозойските насекоми.
„Извлечението от нашето изследване е, че насекомите не са имали масови изчезвания и динамиката на тяхното разнообразие се определя от динамиката на появата на нови групи, а не от динамиката на изчезването. На сушата въздействието и мащабите на пермско-триасовата катастрофа са били много по-малко, отколкото в морето, което е напълно изумено, ако вземем предвид, че причините за катастрофата са в атмосферните промени, въздействието на астероиди и вулканизма. И тъй като нашият подход не е приложен към други групи животни, не мога да кажа, че ситуацията с насекомите е специфична. Развитието на разнообразието от насекоми от карбона до наши дни е много подобно на това как се е променило общото разнообразие на други животни през този период. Следователно изобщо не е изключено тези тенденции да се окажат общи и пермско-триасовото изчезване всъщност е причинено от биологични,а не от геоложки фактори “, обобщава Расницин.
Дмитрий Самарин