Розквіт наземних рослин у девоні сприяв масовому вимиранню в морях

Причини масового вимирання, яке сталося наприкінці девонського періоду, тривалий час викликали суперечки. Автори нового дослідження, нарешті, поставили крапку в цьому питанні.

Девонський період – один із “райських” геологічних періодів в історії Землі. Принаймні, його початок і середина. У той час, приблизно 400-410 мільйонів років тому, наша планета переживала розквіт біологічного різноманіття. У морях плавала величезна кількість риб (цей період ще називають періодом епохи риб), клімат на всій суходолі був тропічним, з’явилися перші насіннєві рослини та папоротеподібні. Еволюція та поширення наземних рослин призвели до виникнення ґрунтових покривів.

Однак ця епоха тривала відносно недовго. Вона завершилася близько 350-370 мільйонів років тому масовим вимиранням – одним із найбільших в історії планети. У результаті з лиця землі зникло майже 20 відсотків родин і 50 відсотків видів.

Девонське вимирання довгий час залишалося предметом суперечок, оскільки в науковому співтоваристві не було єдиної думки про його причини. Одні вчені вважали, що воно сталося через виверження вулканів, які призвели до глобального похолодання, інші – що всьому виною деоксигенація, тобто зниження рівня кисню в глобальному океані через збільшення кількості наземних рослин.

Група вчених з Університету Індіани-Пердью Індіанаполіса (США) розібралася в цьому питанні і, схоже, остаточно поставила в ньому крапку. Автори дослідження проаналізували сотні зразків найдавніших гірських порід на Землі, а також застосували метод моделювання, в основу якого лягли останні дані про девонський океан. У підсумку вони дійшли висновку, що причиною вимирання стали одразу два фактори, які протікали одночасно: і виверження вулканів, і розквіт наземних рослин. Результати роботи опубліковано в журналі Communications Earth & Environment

Учені використовували спеціальну модель системи Землі для оцінки біогеохімічних циклів вуглець – азот – фосфор – кисень – сірка. Ця модель показала, що через різке збільшення кількості рослин молоді ландшафти суходолу швидко зазнали ерозії, внаслідок чого з надр виділилося багато фосфору, який потім осів у девонських океанах. Тобто розквіт рослин сприяв вивільненню величезних запасів фосфору.

Фосфор – один із ключових елементів життя, що визначає швидкість, з якою крихітні водні організми, такі як водорості, можуть використовувати фотосинтез для перетворення вуглекислого газу (CO2) в органічну речовину.

Приплив фосфору стимулював цвітіння первинних продуцентів в океані, що призвело до накопичення органічної речовини та подальшого зниження вмісту розчиненого кисню (він ішов на окислення органіки, що відмирає) у воді. Іншими словами, збільшення кількості фосфору викликало морське кисневе голодування, якого було достатньо, щоб запустити (або підтримати) процес масового вимирання.

Крім того, вчені досліджували “літописи гірських порід” пізнього девону, щоб зрозуміти, чи могли і вулкани “внести свою лепту” в цю подію.

Під час зростання вулканічної активності в атмосферу викидаються багато важких елементів, зокрема ртуть, яка потім осідає на землі. Дослідники проаналізували зразки осадових порід із великих магматичних провінцій пізнього девону на предмет цього елемента – Вілюйської в Сибіру, Кольської на Кольському півострові та Прип’ятсько-Дніпровсько-Донецькому у Східній Європі.

Після оцінки концентрації ртуті показник порівняли із загальним рівнем органічного вуглецю. Результати показали піки підвищення ртуті в пізньому девоні. У той час відбувалися потужні виверження – ймовірно, вони були частими і короткочасними, що теж могло сприяти масовому вимиранню.

Дослідники вперше об’єднали дві головні гіпотези причини девонського вимирання, щоб створити єдиний причинно-наслідковий сценарій цієї події. З нього випливає, що і потужні виверження вулканів, які спричинили похолодання на планеті, і паралельне з ними зниження рівня кисню в океані через фосфор, що його вивільнили рослини, стали єдиним рушієм вимирання, яке сталося приблизно 370 мільйонів років тому.