Удар из космоса

Жизнь на Земле погубило отсутствие кислорода?

444 миллиона лет назад на нашей планете произошло массовое вымирание живых организмов. Было уничтожено 85% видов и 60% родов морских беспозвоночных животных. Недавно команда биологов из США и Китая выяснила, что это было напрямую связано со снижением концентрации кислорода в эпоху так называемого ордовикско-силурийского оледенения.

Как развивалась жизнь на Земле?

Жизнь на Земле зародилась приблизительно 4 миллиарда лет назад. По всей вероятности, простейшие организмы появились почти сразу же, после того как планета сформировалась, но потребовались многие миллионы лет, чтобы у них выработалась способность к фотосинтезу.

Около 2,1 миллиарда лет назад возникли многоклеточные организмы. Около 1200 миллионов лет назад на Земле появились первые водоросли, а 450 миллионов лет назад – высшие растения. Появление первых беспозвоночных животных относится к эдиакарскому периоду (541-635 миллионов лет до нашей эры), а появление первых позвоночных – к кембрийскому взрыву (525 миллионов лет назад). После чего жизнь продолжала непрерывно эволюционировать.

Но при этом за свою историю Земля пережила несколько периодов вымирания, когда с ее лица за относительно короткий срок исчезало сразу множество живых видов. Обычно это бывало связано с какими-то внешними причинами. Последний такой период имел место приблизительно 65 миллионов лет назад и повлек за собой гибель пресловутых динозавров. Скорее всего, считают исследователи, причиной их исчезновения было столкновение Земли с крупной кометой, что привело к существенному изменению климата…

«На протяжении геологической истории планеты фиксируется пять крупнейших вымираний организмов, – рассказывает завлабораторией палеонтологии и стратиграфии докембрия ИНГГ СО РАН Дмитрий Гражданкин. – Первым считалось ордовикско-силурийское вымирание, случившееся 450-440 миллионов лет назад. Мы получили результаты, показывающие, что за 100 миллионов лет до этого, примерно 550 миллионов лет назад, произошло еще одно массовое вымирание живых существ. Мы назвали его «котлинский кризис», в ходе которого на планете бесследно исчезло целое царство живых организмов (вендской биоты)».

По словам Гражданкина, восстановление биосферы произошло 530 миллионов лет назад, но практически с нуля. По-видимому, это была единственная в истории земного шара катастрофа, когда вся пищевая цепочка, обеспечивавшая существование земных организмов, была уничтожена до самого основания. И если ранее в основе пищевой пирамиды находились бактерии, то теперь возникли водоросли и растения.

Итак, 450 миллионов лет назад мир был совсем иным, чем сейчас или даже в эпоху динозавров. Представители фауны обитали в основном в океанах, а на суше можно было наблюдать лишь немногочисленные виды растений. К тому же Земля не делилась на такое количество континентов, как в наши дни: существовал суперконтинент Гондвана, включавший территории современной Африки, Южной Америки, Антарктиды, Австралии, Новой Зеландии, а также Аравии, Мадагаскара и Индостана. В свою очередь Гондвана образовалась в конце докембрийского периода после раскола другого гигантского континента – Родинии.

Ордовикско-силурийское оледенение считается одним из трех великих оледенений палеозойской эры. Первая его фаза ознаменовалась глобальным похолоданием, которое было, вероятно, вызвано движением Гондваны к области Южного полюса. А вторая была связана с аноксией – кислородным обеднением Мирового океана, как пишут авторы исследования в издании Nature Communications. Одной из версий вымирания живых организмов стала гамма-лучевая вспышка, приключившаяся 466-467 миллионов лет назад и вызванная взрывом гиперновой звезды в шести тысячах световых лет от Земли. Вспышка привела к разрушению одного из астероидов главного пояса диаметром около 150 километров и к образованию шлейфа космической пыли, в зоне которого оказалась и наша планета. Озоновый слой земной атмосферы уменьшился примерно наполовину, и все живущие на планете организмы оказались под воздействием мощного ультрафиолетового излучения.

Кислородное голодание

Эксперты изучили ранее опубликованные данные о древних отложениях, содержащих изотопы металлов, таких как уран и молибден. Речь идет о сланцевых и кремниевых отложениях в районе реки Пил (современный Юкон, Канада), сформировавшихся во времена позднего ордовикского периода и на заре силура. В них были обнаружены следы различных химических реакций, приводящих к изменению соотношения изотопов углерода и кислорода. Кроме того, специалисты исследовали изотопные образцы окаменелостей конца ордовикского периода, найденные в отложениях хирнантского яруса на территории современной Ливии.

Оказалось, что концентрация кислорода в земной атмосфере в указанную эпоху упала практически до нуля! Такие условия сохранялись еще более трех миллионов лет и привели к вымиранию многоклеточных морских обитателей. Среди них, например, брахиоподы, двустворчатые моллюски, иглокожие, мшанки и кораллы. Видимо, сохранились только те формы жизни, которые могли существовать в условиях нехватки кислорода.
«Благодаря построенной модели мы можем с уверенностью сказать, что вторая фаза ордовикского вымирания сопровождалась резким уменьшением концентрации кислорода, в том числе на глубине, – комментирует один из авторов работы, доцент Стэнфордского университета Эрик Сперлинг. – Для большинства представителей океанической многоклеточной жизни граница между последней эпохой ордовика и началом силура была действительно неудачным временем».

Между тем причины исчезновения кислорода пока непонятны. То есть ясно, что это связано с климатом, но механизмы, которые привели к подобным результатам, проследить не удалось. «На самом деле у ученых большие проблемы с моделированием оксигенации в современном Мировом океане, – признается Сперлинг. – Расширив наши представления о том, как океаны вели себя в прошлом, мы могли бы лучше понимать океаны сегодня».

Ида ШАХОВСКАЯ