В меловом периоде были два массовых вымирания, и одно из них выглядит знакомо

Фото из открытых источников

Массовое вымирание видов 113 миллионов лет назад связывают с изменением химического состава океана, которое произошло слишком быстро, чтобы большинство видов смогли с ним справиться. Это химическое изменение, в свою очередь, было вызвано обширной вулканической провинцией, которая выбросила в атмосферу и океаны триллионы тонн углекислого газа. 

Фораминиферы — это мельчайшие раковинные организмы, которые в огромном количестве обитают в океанах. Их кальцитовые раковины обеспечивают лучшую сохранность окаменелостей, чем у других океанических планктонных организмов, а их отложение на морском дне позволяет ученым изучать древний климат. 

Теперь же отложения, датируемые 113 миллионами лет назад, указывают на то, что этот океанический планктон пережил массовое вымирание без немедленного восстановления. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Science.

«Изучая окаменелости, ученые уже знали, что поверхностный планктон уменьшается в размерах и строит более тонкие раковины, что указывало на то, что он находится в состоянии стресса», — заявил Джонатан Чен из Северо-Западного университета. 

Это массовое вымирание знаменует собой границу между аптским и альбским ярусами в начале мелового периода. Считается, что это было второе по величине вымирание фораминифер в истории, уступавшее только одному вымиранию в конце мелового периода. 

События конца мелового периода были ужасны для всех, а не только для морского планктона, но есть причина, по которой вы не слышали о резком увеличении смертности динозавров в начале мелового периода — насколько нам известно, такого всплеска не было.

«Мы не наблюдаем глобального массового вымирания, уничтожившего широкий спектр наземной или морской фауны и флоры», — сказал Чен.

Это заставило палеонтологов задуматься, почему морская жизнь так сильно пострадала. 

Причина должна была заключаться в чем-то, что в основном затрагивало океаны, поэтому закисление океана было очевидным подозреваемым. 

Однако, чтобы еще больше осложнить ситуацию, данные ископаемых, по-видимому, указывают на то, что воздействию подверглись только животные, обитавшие в верхних слоях океана. Фораминиферы, обитавшие на морском дне, в этот период, судя по всему, не пострадали.

Чтобы разобраться в происходящем, Чен обратился к изотопам кальция, сохранившимся в ископаемых раковинах. Изотопы изменяются в зависимости от скорости образования раковин фораминиферами, что, в свою очередь, отражает условия их произрастания.

«Измерив изотопы кальция в ископаемых, мы наконец-то предоставили недостающие доказательства», — говорит Чен. «Мы обнаружили резкое увеличение соотношения изотопов кальция как раз в момент начала вымирания, что указывает на то, что раковины организмов кальцифицировались гораздо медленнее. Это стало неопровержимым доказательством связи между закислением океана и сильным стрессом, вызванным биокальцификацией, который в конечном итоге привёл к их вымиранию».

Кислотность океана тесно связана с количеством углекислого газа в атмосфере. По мере увеличения количества атмосферного CO₂ , всё большее его количество растворяется в воде, образуя слабую кислоту, которая уравновешивает естественную щелочность океана. 

В начале мелового периода на плато Кергелен произошло обширное вулканическое извержение, в результате которого в атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа.

Затем команда сравнила виды фораминифер, обитавшие у поверхности, с теми, которые жили на глубине. Хотя влияние этих видов было менее значительным, команда обнаружила ту же закономерность и в глубоководных районах океана, хотя и гораздо менее выраженную.

«Поскольку CO₂ сначала попал в атмосферу, он достиг поверхностных вод и вызвал закисление океана  прежде чем смог достичь более глубоких слоев», — добавил Чен. «Это уничтожило планктонные фораминиферы, так что они больше не могли образовывать свои кальцитовые раковины». 

Это частично объясняет, почему пострадали только виды, обитающие на поверхности. Но это еще не все.

Хотя фораминиферы зависят от щелочной среды океана, сам процесс образования их раковин на самом деле оказывает незначительное подкисляющее воздействие. 

«Как только образование раковин у поверхности прекратилось, избыток щелочности циркулировал в толще воды, становясь доступным для бентосных фораминифер, обитающих на морском дне», — объясняет Чен. «Это спасло бентос от слишком сильного воздействия. Эта биологическая компенсация также усилила бы поглощение атмосферного CO₂ за счет повышения щелочности поверхностных вод». Это, в свою очередь, уменьшило бы любое воздействие на наземную жизнь.

Характер вымирания видов отличается от тех, которые мы наблюдали в другие периоды вулканических извержений. Авторы считают, что это может быть связано с тем, что многие вулканы расположены на морском дне, и поэтому при их извержении углекислый газ рассеивается непосредственно в воду. 

В других случаях, как объясняет Чен, выбор времени мог означать, что «организмы и, как следствие, биогеохимические циклы обладают некоторой способностью к компенсации».

Хотя мы выбрасываем в атмосферу не так много углекислого газа, как во время извержений на плато Кергелен, мы делаем это в тысячи раз быстрее. Это означает, что у планеты меньше времени, чтобы поглотить его, или у живых организмов — чтобы адаптироваться. 

Поскольку наши выбросы попадают непосредственно в атмосферу, а не в глубины океана, это означает, что события раннего мелового периода являются лучшей моделью того, как, вероятно, отреагирует планктон.

«Мы знаем, что закисление океана уже происходит в результате антропогенного увеличения концентрации CO₂, — сказал профессор Брэд Сейджман. — Это измеримо в наших океанах. Изучение прошлых событий дает нам представление о диапазоне изменчивости».

«Однако мы отмечаем, что наши выводы не следует экстраполировать на снижение опасений по поводу нынешних антропогенных изменений климата», — говорит Чен. «Антропогенные выбросы CO₂ происходят со скоростью, значительно превышающей ту, которая наблюдалась на границе аптского и альбского ярусов и во время других геологических извержений в прошлом… геологические данные подчеркивают, что нынешние выбросы CO₂ беспрецедентны в истории Земли и, следовательно, представляют серьезную угрозу для современной биоты и окружающей среды».