Наибольшее массовое вымирание Земли, также известное как «Великая смерть», произошло около 252 миллионов лет назад. По некоторым оценкам, более 90% морских существ и большинство наземных рептилий исчезли. Даже обычно устойчивые растения и насекомые страдали от почти полного уничтожения. Но сколько времени понадобилось, чтобы уничтожить подавляющее большинство жизни на Земле? Что могло стать причиной такого массового вымирания?

Фото: Фотографии пластов Пермско-триасового пограничного интервала в Пенглайтане. Предоставлено: NIGPAS

Недавнее исследование, опубликованное в Бюллетене Геологического общества Америки 19 сентября, предлагает ответ.

Ученые из Китая, США и Канады объединили новое радиометрическое датирование с высоким разрешением семи близко расположенных слоев вулканического материала из южно-китайского разреза Пенглайтан с подробным биостратиграфическим и геохимическим анализом. Результаты показывают, что продолжительность массового вымирания в конце Перми составляет около 31 тысячи лет, по геологическим меркам практически мгновенно.

«Массовое вымирание могло произойти только через тысячи лет, но аналитическая неопределенность современной техники датирования CA-ID-TIMS не позволяет нам получить более значимое ограничение менее чем за 30 000 лет», — сказал профессор ШЭН Шужун из Нанкинского института. геологии и палеонтологии (NIGPAS) Китайской академии наук, ведущий автор этой статьи.

Исследование также предполагает, что внезапное вымирание могло быть вызвано извержениями сибирского паводка и базальта, а также локальным интенсивным взрывным вулканизмом, который мог начаться примерно за 420 тысяч лет до массового вымирания. Эти события, возможно, значительно снизили устойчивость позднепермских экосистем до такой степени, что один экстремальный инцидент в конечном итоге привел к внезапному коллапсу экосистемы.

В течение десятилетий ученые изучали пермско-триасовую границу в Мейшане в провинции Чжэцзян, Южный Китай, которая служит международным ориентиром для этой границы. Но этот «сжатый участок» — много времени, представленный малой толщиной отложений, — затрудняет распознавание того, были ли вымирания резкими или постепенными.

Чтобы решить эту проблему, SHEN и коллеги из CAS, MIT, Национального музея естественной истории (Вашингтон, округ Колумбия) и Университета Калгари сосредоточили свое внимание на секции Penglaitan в Южно-Китайской автономной области Гуанси.

Пенглайтские отложения откладывались в неглубоких тропических водах, где отложения накапливались более чем в 100 раз быстрее, чем в слоях Мейшана, что делало пинглайтские отложения намного толще, чем Мейшан, в течение сопоставимого периода времени. Другими словами, только несколько сантиметров горной породы в Мейшане эквивалентны метрам осадков в Пенглайтане. Расширенный раздел в Пенглайтене позволил ученым изучать события на пермско-триасовой границе с гораздо более высоким временным разрешением.

В дополнение к более высоким скоростям седиментации, секция Penglaitan имеет лучшие геохронологические и стратиграфические контроли и богатые палеонтологические данные, позволяющие исследовать тонкую структуру вымирания и равных возмущений окружающей среды.

SHEN и его коллеги зарегистрировали богатую позднепермскую биоту в Пенглайтане, включающую как минимум 10 основных морских ископаемых групп, в том числе брахиопод, аммоноиды, губки, кораллы, конодонты, фораминиферы, мшанки, двустворчатые моллюски и трилобиты. Двадцать девять из 66 пермских видов, выявленных в разрезе, исчезли в пределах или на вершине одного слоя богатого вулканическим пеплом песчаника (пласт 141). Более того, не существует «интервала выживания» пермских таксонов, распространяющегося на ранний триас. Эта чрезвычайно разнообразная морская экосистема внезапно исчезла во время отложения пласта 141.

Радиометрический возраст вулканизма в Сибирских ловушках совпадает с радиометрическими датами, извлеченными из слоев вулканического пепла, сохранившихся в Пенглайтане и Мейшане. Пересечение дат свидетельствует о том, что воздействие вулканических газов, таких как диоксид углерода, метан и диоксид серы, на окружающую среду могло быть смертельным. Смертельное тепличное потепление, океаны, истощенные растворенным кислородом, кислотные дожди и загрязнение атмосферы тяжелыми металлами, усложнили бы жизнь.

Ранее ученые, работавшие над этой проблемой, даже не были уверены, был ли один импульс или два импульса вымирания на границе пермско-триасового периода или некоторые пермские виды действительно выжили в самых ранних слоях триаса. Эти проблемы не могут быть решены в сжатых секциях, таких как Meishan. Напротив, пермские отложения в Пенглайтане содержат более 50 слоев вулканического пепла и слои вулканического пепла, богатые вулканическим пеплом, возможно, вызванные пирокластическими потоками из близлежащих центров извержения вулканической дуги в Южном Китае, что позволяет получить более четкую картину периода исчезновения. Резкое изменение осаждения с самых верхних пермских известняков и богатых пеплом песчаников до черного сланца с прослоями известнякового масштаба в самом нижнем триасе явно представляет собой серьезный сдвиг в океанической среде.

В прошлом пермское вымирание было связано с быстрым потеплением климата, которое может быть вызвано выбросами углекислого газа и метана в результате массовых извержений базальтов в Сибири.

Палеотемпературные измерения высокого разрешения по всему интервалу массового вымирания предполагают существенное потепление до 10 градусов Цельсия сразу после массового вымирания. «Это может объяснить смещение типа отложений от известняков в перми к черным сланцам раннего триаса, что свидетельствует об океанской аноксии», — сказал ШЕН.

Потепление климата может привести к замедлению океанических течений, в то же время увеличивая количество питательных веществ в море в результате увеличения выветривания и речного стока. Сокращение смешивания богатых кислородом вод с поверхности океана с более глубокими водами и увеличение продуктивности океана, вызванное увеличением поступления питательных веществ, могло бы привести к увеличению осаждения органического углерода и, как следствие, к возникновению океанской аноксии.

По материалам eurekalert.org