МАССОВОЕ ВЫМИРАНИЕ: ПРИЧИНЫ И САМОЕ ГЛАВНОЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Массовые вымирания - это события, характеризующиеся исчезновением большого количества биологических видов за короткое время. Этот тип вымирания обычно является окончательным, то есть вид и его родственники исчезают, не оставляя потомства.

Массовые вымирания отличаются от других вымираний тем, что они являются внезапными и уничтожают большое количество видов и особей. Другими словами, скорость, с которой виды исчезают во время этих событий, очень высока, и их эффект оценивается за относительно короткое время.

Рисунок 1. Гипотеза гибели динозавров из-за воздействия токсичных газов на Деканской лестнице. Массивные извержения произошли в южно-центральной части Индии, в одном из крупнейших вулканических образований на Земле. Источник: nsf.gov

В контексте геологических эпох (длительностью в десятки или сотни миллионов лет) «короткое время» может означать несколько лет (даже дней) или периоды в сотни миллиардов лет.

Массовые вымирания могут иметь множество причинных факторов и последствий. Физические и климатические причины часто вызывают каскады воздействия в пищевых цепях или непосредственно на некоторые виды. Эффекты могут быть «мгновенными», как те, которые возникают после падения метеорита на планету Земля.

Причины массовых вымираний

Причины массовых вымираний можно разделить на два основных типа: биологические и экологические.

биологическая

Среди них: конкуренция между видами за ресурсы, доступные для их выживания, хищничество, эпидемии и другие. Биологические причины массовых вымираний напрямую влияют на группу видов или всю трофическую цепочку.

экологическая

Среди этих причин мы можем упомянуть: повышение или понижение уровня моря, оледенения, усиление вулканизма, влияние близлежащих звезд на планете Земля, эффекты комет, столкновения с астероидами, изменения орбиты или магнитного поля Земли, глобальное потепление или похолодание, среди прочего.

Все эти причины или их комбинация могли в какой-то момент способствовать массовому вымиранию.

Междисциплинарные исследования массовых вымираний

Конечную причину массового вымирания трудно установить с абсолютной уверенностью, поскольку многие события не оставляют подробных записей о его начале и развитии.

Например, мы могли бы найти летопись окаменелостей, которая свидетельствует о важном событии исчезновения видов. Однако, чтобы установить причины, которые его породили, мы должны провести корреляцию с другими переменными, зарегистрированными на планете.

Этот тип глубокого исследования требует участия ученых из разных областей, таких как биология, палеонтология, геология, геофизика, химия, физика, астрономия и другие.

Наиболее важные массовые вымирания

В следующей таблице приведены сводные данные о наиболее важных массовых исчезновениях, изученных на сегодняшний день, периодах, в которые они произошли, их возрасте, продолжительности каждого вида, расчетном проценте вымерших видов и их возможной причине.

Эволюционное значение массовых вымираний

Уменьшение биологического разнообразия

Массовые вымирания сокращают биологическое разнообразие, поскольку исчезают полные линии и, кроме того, исчезают те, которые могли возникнуть из них. Тогда массовое вымирание можно сравнить с обрезкой древа жизни, когда срезаются целые ветви.

Развитие уже существующих видов и появление новых видов

Массовое вымирание также может играть «творческую» роль в эволюции, стимулируя развитие других ранее существовавших видов или ветвей благодаря исчезновению их основных конкурентов или хищников. Кроме того, на дереве жизни может произойти появление новых видов или ветвей.

Внезапное исчезновение растений и животных, занимающих определенные ниши, открывает ряд возможностей для выживших видов. Мы можем наблюдать это после нескольких поколений отбора, поскольку выжившие линии и их потомки могут занять экологические роли, которые ранее выполнялись исчезнувшими видами.

Факторы, способствующие выживанию некоторых видов во времена исчезновения, не обязательно совпадают с факторами, способствующими выживанию во времена низкой интенсивности вымирания.

Затем массовые вымирания позволяют родословным, которые ранее составляли меньшинство, диверсифицироваться и играть важную роль в новом сценарии после катастрофы.

Эволюция млекопитающих

Хорошо известный пример - это млекопитающие, которые составляли меньшинство более 200 миллионов лет, и только после мелового-третичного массового вымирания (когда исчезли динозавры) они развились и начали играть в игру. большая роль.

Таким образом, мы можем утверждать, что человек не мог бы появиться, если бы не произошло массового вымирания мелового периода.

Удар KT и массовое вымирание мелово-третичного периода

Гипотеза Альвареса

Луис Альварес (лауреат Нобелевской премии по физике 1968 года) вместе с геологом Вальтером Альваресом (его сыном), Фрэнком Азаро и Хелен Мишель (ядерные химики) в 1980 году выдвинули гипотезу о том, что массовое вымирание в мелово-третичном периоде (KT) было продукт падения астероида диаметром 10 ± 4 км.

Эта гипотеза возникает из анализа так называемого предела КТ, который представляет собой тонкий слой глины, богатой иридием, который находится в планетарном масштабе как раз на границе, разделяющей отложения, соответствующие меловому и третичному (КТ) периодам.

Иридий

Иридий (Ir) - химический элемент с атомным номером 77, который находится в группе 9 периодической таблицы. Это переходный металл из платиновой группы.

Это один из самых редких элементов на Земле, считается металлом внеземного происхождения, поскольку его концентрация в метеоритах часто бывает высокой по сравнению с концентрацией на земле.

Рис. 2. КТ, или граница мела и палеогена, знаменующая конец эпохи. Anky-man, из Wikimedia Commons

Лимит KT

Ученые обнаружили гораздо более высокие концентрации иридия в отложениях этого слоя глины, называемого границей KT, чем в предыдущих слоях. В Италии они обнаружили 30-кратное увеличение по сравнению с предыдущими уровнями; в Дании 160 и в Новой Зеландии 20.

Гипотеза Альвареса предполагала, что удар астероида затемнил атмосферу, подавив фотосинтез и ускорив гибель значительной части существующей флоры и фауны.

Однако этой гипотезе не хватало наиболее важных доказательств, поскольку они не могли определить место, где произошло столкновение с астероидом.

До тех пор не поступало сообщений о кратере ожидаемой величины, подтверждающем, что событие действительно произошло.

Chicxulub

Несмотря на то, что не сообщили об этом, геофизики Антонио Камарго и Глен Пенфилд (1978) уже обнаружили кратер в результате удара, когда они искали нефть в Юкатане, работая на мексиканскую государственную нефтяную компанию (PEMEX).

Камарго и Пенфилд достигли подводной дуги шириной около 180 км, которая продолжалась на мексиканском полуострове Юкатан с центром в городе Чиксулуб.

Рисунок 3. Гравитационная карта, показывающая аномалию на полуострове Юкатан. Источник: компьютерная гравиметрическая карта кратера Чиксулуб в Мексике (НАСА).

Хотя эти геологи представили свои открытия на конференции в 1981 году, отсутствие доступа к буровым кернам удерживало их от темы.

Наконец, в 1990 году журналист Карлос Бьярс связался с Пенфилдом с астрофизиком Аланом Хильдебрандом, который, наконец, облегчил доступ к буровым кернам.

Хильдебранд в 1991 году опубликовал вместе с Пенфилдом, Камарго и другими учеными открытие круглого кратера на полуострове Юкатан, Мексика, с размером и формой, которые показывают аномалии магнитного и гравитационного полей, как возможный ударный кратер, который образовался в меловом-третичном периоде. ,

Другие гипотезы

Мелово-третичное массовое вымирание (и гипотеза KT Impact) является одним из наиболее изученных. Однако, несмотря на доказательства, подтверждающие гипотезу Альвареса, другие подходы выжили.

Утверждалось, что стратиграфические и микропалеонтологические данные из Мексиканского залива и кратера Чиксулуб подтверждают гипотезу о том, что это столкновение предшествовало границе KT на несколько сотен тысяч лет и, следовательно, не могло вызвать массовое вымирание, которое произошло. в мелово-третичном периоде.

Предполагается, что другие серьезные экологические последствия могут быть спусковыми механизмами массового вымирания на границе KT, такими как извержения вулканов на Декане в Индии.

Декан - это большое плато площадью 800 000 км ² , пересекающее южно-центральную территорию Индии, со следами лавы и огромным выбросом серы и углекислого газа, которые могли вызвать массовое вымирание на границе KT.

Последние доказательства

Питер Шульте и группа из 34 исследователей в 2010 году опубликовали в престижном журнале Science тщательную оценку двух предыдущих гипотез.

Шульте и др. Проанализировали синтез последних стратиграфических, микропалеонтологических, петрологических и геохимических данных. Кроме того, они оценили как механизмы вымирания, основанные на их предсказанных нарушениях окружающей среды, так и распределение жизни на Земле до и после предела KT.

Они пришли к выводу, что удар Чиксулуб вызвал массовое исчезновение предела KT из-за того факта, что существует временное соответствие между слоем выброса и началом вымирания.

Кроме того, эти выводы подтверждают экологические закономерности в летописи окаменелостей и смоделированные нарушения окружающей среды (такие как темнота и похолодание).

Ссылки

1. Альварес, Л.В., Альварес, В., Асаро, Ф., и Мишель, Н.В. (1980). Внеземная причина мелового-третичного вымирания. Наука, 208 (4448), 1095-1108. DOI: 10.1126 / science.208.4448.1095
2. Хильдебранд, А. Р., Пилкингтон, М., Коннорс, М., Ортис-Алеман, К., и Чавес, Р. Э. (1995). Размеры и структура кратера Чиксулуб, выявленные горизонтальными градиентами силы тяжести и сенотами. Природа, 376 (6539), 415-417. DOI: 10.1038 / 376415a0
3. Ренне, П. Р., Дейно, А. Л., Хильген, Ф. Дж., Койпер, К. Ф., Марк, Д. Ф., Митчелл, В. С.,… Смит, Дж. (2013). Временные рамки критических событий на границе мела и палеогена. Наука, 339 (6120), 684-687. DOI: 10.1126 / science.1230492
4. Шульте, П., Алегрет, Л., Аренильяс, И., Арц, Дж. А., Бартон, П. Дж., Боун, П. Р.,… Виллумсен, П.С. (2010). Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогена. Наука, 327 (5970), 1214-1218. DOI: 10.1126 / science.1177265
5. Поуп, К.О., Окампо, А.С. и Даллер, С.Е. (1993) Поверхностная геология ударного кратера Чиксулуб, Юкатан, Мексика. Планеты Земля Луна 63, 93–104.
6. Хильдебранд, А., Пенфилд, Г., Кринг, Д., Пилкингтон, М., Камарго, А., Якобсен, С. и Бойнтон, В. (1991). Кратер Чиксулуб: возможный кратер на границе мелового и третичного периода на полуострове Юкатан, Мексика. Геология. 19 (9): 861-867.