МАСОВЕ ВИМИРАННЯ: ПРИЧИНИ І НАЙВАЖЛИВІШІ - БІОЛОГІЯ - 2025

Масові вимирання - події, що характеризуються зникненням великої кількості біологічних видів за короткий час. Цей тип вимирання зазвичай термінальний, тобто вид і його родичі зникають, не залишаючи потомства.

Масові вимирання відрізняються від інших вимирань різким вилученням та вилученням великої кількості видів та особин. Іншими словами, швидкість, з якою види зникають під час цих подій, дуже висока, і її ефект оцінюється за порівняно короткий час.

Малюнок 1. Гіпотеза загибелі динозаврів внаслідок впливу токсичних газів на сходах Декан. Масові виверження відбулися на півдні центральної Індії, в одній з найбільших вулканічних утворень на землі. Джерело: nsf.gov

В умовах геологічних епох (десятки чи сотні мільйонів років тривалістю) "короткий час" може означати кілька років (навіть днів) або періоди в сотні мільярдів років.

Масове вимирання може мати численні причинні фактори та наслідки. Фізичні та кліматичні причини часто викликають каскади впливів у харчових мережах або безпосередньо на деякі види. Ефекти можуть бути "миттєвими", як ті, що виникають після потрапляння метеорита на планету Земля.

Причини масових вимирань

Причини масових вимирань можна класифікувати на два основні типи: біологічні та екологічні.

Біологічні

Серед них: конкуренція між видами за ресурси, доступні для їх виживання, хижацтво, епідемії тощо. Біологічні причини масових вимирань безпосередньо впливають на групу видів або весь трофічний ланцюг.

Екологічні

Серед цих причин можна відзначити: збільшення або зниження рівня моря, зледеніння, посилення вулканізму, вплив сусідніх зірок на планету Земля, вплив комет, ударів астероїдів, зміни орбіти Землі або магнітного поля, глобальне потепління чи охолодження, серед інших.

Всі ці причини, або їх поєднання, могли сприяти масовому вимиранню в одну точку.

Багатодисциплінарні дослідження масових вимирань

Кінцеву причину масового вимирання важко встановити з абсолютною впевненістю, оскільки багато подій не залишають детального запису про його настання та розвиток.

Наприклад, ми могли б знайти корисні копалини, які свідчать про настання важливої ​​події випадіння видів. Однак, щоб встановити причини, які її породжували, ми повинні здійснити кореляцію з іншими змінними, які зареєстровані на планеті.

Цей тип глибокого дослідження вимагає участі вчених з різних областей, таких як біологія, палеонтологія, геологія, геофізика, хімія, фізика, астрономія, серед інших.

Найважливіші масові вимирання

У наступній таблиці наведено підсумок найбільш важливих масових вимирань, вивчених на сьогоднішній день, періоди, в яких вони відбулися, їх вік, тривалість кожного, передбачуваний відсоток вимерлих видів та їх можливу причину.

Еволюційне значення масових вимирань

Зменшення біологічного різноманіття

Масові вимирання зменшують біологічну різноманітність, оскільки зникають повноцінні лінії, і, крім того, відмовляються від тих, що могли виникнути. Масове вимирання потім можна порівняти з обрізанням дерева життя, в якому відрізають цілі гілки.

Розвиток раніше існуючих видів та поява нових видів

Масове вимирання також може зіграти "творчу" роль в еволюції, стимулюючи розвиток інших раніше існуючих видів або гілок, завдяки зникненню їх основних конкурентів або хижаків. Крім того, може виникнути поява нових видів або гілок на дереві життя.

Раптове зникнення рослин і тварин, які займають специфічні ніші, відкриває низку можливостей для вижилого виду. Ми можемо спостерігати це після декількох поколінь відбору, оскільки вцілілі лінії та їхні нащадки можуть зайняти екологічні ролі, які раніше виконувались зниклі види.

Фактори, що сприяють виживанню деяких видів у часи вимирання, необов’язково є тими ж, що сприяють виживанню в часи низької інтенсивності вимирань.

Тоді масові вимирання дозволяють родовищам, які раніше були меншиною, диверсифікувати та відігравати важливу роль у новому сценарії після катастрофи.

Еволюція ссавців

Відомий приклад - ссавці, які були меншою групою понад 200 мільйонів років і лише після масового вимирання Крейдово-Третинного періоду (в якому зникли динозаври), вони розвивалися і почали грати в гру. велика роль.

Тоді ми можемо стверджувати, що людина не могла з'явитися, якби не відбулося масове вимирання крейди.

Вплив КТ та масове вимирання Крейдово-Третинного

Гіпотеза Альвареса

Луїс Альварес (Нобелівська премія з фізики 1968 р.) Разом з геологом Вальтером Альварезом (його сином), Френом Азаро та Хеленою Мішель (хіміки-атомники) запропонували в 1980 р. Гіпотезу про те, що масове вимирання Крейдяно-Третинного (КТ) було продукт удару астероїда діаметром 10 ± 4 кілометри.

Ця гіпотеза випливає з аналізу так званої межі КТ, що представляє собою тонкий шар глини, багатий іридієм, який виявляється в планетарному масштабі прямо на межі, що розділяє осади, що відповідають крейдовому та третинному (КТ) періодам.

Іридій

Іридій (Ir) - хімічний елемент з атомним номером 77, який знаходиться в групі 9 періодичної таблиці. Це перехідний метал, з групи платини.

Це один з найрідкісніших елементів на Землі, вважається металом позаземного походження, оскільки його концентрація в метеоритах часто висока порівняно з концентрацією на землі.

Малюнок 2. КТ або мелово-палеогенна межа, що знаменує кінець епохи. Анкі-людина, з Вікісховища

КТ межа

Вчені виявили значно більші концентрації іридію в осадах цього шару глини, званого межею КТ, ніж у попередніх верствах. В Італії вони виявили збільшення в 30 разів порівняно з попередніми шарами; в Данії 160 та в Новій Зеландії 20.

Гіпотеза Альвареса зазначала, що вплив астероїда затемнювало атмосферу, гальмуючи фотосинтез і спричиняючи загибель значної частини існуючої флори та фауни.

Однак у цій гіпотезі бракувало найважливіших доказів, оскільки вони не змогли знайти місце, де відбувся удар астероїду.

До цього часу не повідомлялося про жоден кратер очікуваної величини, який би підтверджував, що подія насправді сталася.

Чиксулуб

Незважаючи на те, що не повідомили про це, геофізики Антоніо Камарго та Глен Пенфілд (1978) вже виявили кратер в результаті удару, в той час як вони шукали нафту в Юкатані, працюючи в мексиканській державній нафтовій компанії (PEMEX).

Камарго та Пенфілд досягли підводної дуги завширшки близько 180 км, яка продовжувалася на мексиканському півострові Юкатан, центром у містечку Чиксулуб.

Малюнок 3. Гравітаційна карта, що показує аномалію на півострові Юкатан. Джерело: Зображене на комп’ютері гравітаційне зображення кратера Chicxulub у Мексико (NASA).

Хоча ці геологи представили свої висновки на конференції в 1981 році, відсутність доступу до бурових стрижнів не відштовхувала їх від теми.

Нарешті в 1990 році журналіст Карлос Біарс зв’язався з Пенфілдом з астрофізиком Аланом Хільдебрандом, який нарешті полегшив доступ до бурових ядер.

Гільдебранд в 1991 р. Опублікував разом з Пенфілдом, Камарго та іншими вченими відкриття кругового кратера на півострові Юкатан, Мексика, розміром і формою, що виявляє аномалії магнітних і гравітаційних полів, як можливий кратер удару, що трапився в Крейдяному-Третинному періоді .

Інші гіпотези

Масове вимирання крейдо-третинного масиву (і гіпотеза про вплив КТ) є однією з найбільш вивчених. Однак, незважаючи на докази, що підтверджують гіпотезу Альвареса, існували й інші різні підходи.

Стверджувалося, що стратиграфічні та мікропалеонтологічні дані з Мексиканської затоки та кратера Chicxulub підтримують гіпотезу, що цей вплив передував межу КТ протягом кількох сотень тисяч років і тому не міг викликати масове вимирання, яке відбулося. у Крейдово-Третинному.

Існує думка, що інші серйозні наслідки для навколишнього середовища можуть стати причиною масового вимирання на кордоні КТ, наприклад, виверження вулканів Декан в Індії.

Декан - це велике плато площею 800 000 км ^2, яке перетинає південно-центральну територію Індії, зі слідами лави та величезним виділенням сірки та вуглекислого газу, що могло спричинити масове вимирання на кордоні КТ.

Останні докази

Пітер Шульте та група з 34 дослідників у 2010 році опублікували у престижному журналі Science ґрунтовну оцінку двох попередніх гіпотез.

Schulte та ін. Проаналізували синтез останніх стратиграфічних, мікропалеонтологічних, петрологічних та геохімічних даних. Крім того, вони оцінювали як механізми вимирання, виходячи з передбачуваних екологічних порушень, так і розподілу життя на Землі до та після межі КТ.

Вони дійшли висновку, що вплив Chicxulub спричинив масове згасання межі KT через те, що між шаром викидання та початком вимирання існує часова відповідність.

Крім того, екологічні закономірності в обліку викопних робіт та модельовані порушення навколишнього середовища (наприклад, темрява та похолодання) підтверджують ці висновки.

Список літератури

1. Альварес, Л. В., Альварес, У., Асаро, Ф. і Мішель, HV (1980). Позаземна причина крейдо-третинного вимирання. Наука, 208 (4448), 1095-1108. doi: 10.1126 / наука.208.4448.1095
2. Hildebrand, AR, Pilkington, M., Connors, M., Ortiz-Aleman, C., & Chavez, RE (1995). Розмір і структура кратера Chicxulub виявлені горизонтальними градієнтами тяжіння і ценотами. Природа, 376 (6539), 415-417. doi: 10.1038 / 376415a0
3. Renne, PR, Deino, AL, Hilgen, FJ, Kuiper, KF, Mark, DF, Mitchell, WS,… Smit, J. (2013). Часові шкали критичних подій навколо мелово-палеогенного кордону. Наука, 339 (6120), 684-687. doi: 10.1126 / наук.1230492
4. Schulte, P., Alegret, L., Arenillas, I., Arz, JA, Barton, PJ, Bown, PR,… Willumsen, PS (2010). Вплив астероїдів і їх масове вимирання на межево-палеогенному кордоні. Науки, 327 (5970), 1214-1218. doi: 10.1126 / наук.1177265
5. Pope, KO, Ocampo, AC & Duller, CE (1993) Поверхнева геологія кратера ударів Chicxulub, Юкатан, Мексика. Планети Землі Місяць 63, 93–104.
6. Hildebrand, A., Penfield, G., Kring, D., Pilkington, M., Camargo, A., Jacobsen, S. and Boynton, W. (1991). Кратер Chicxulub: можливий крейдовий / третинний кратер, що впливає на півострів Юкатан, Мексика. Геологія. 19 (9): 861-867.