Пять массовых вымираний в истории Земли

По словам Элизабет Колберт, история жизни состоит из длинных периодов скуки, время от времени прерывающихся паникой. Фото: Markus Spiske

История Земли насчитывает более 4,6 миллиардов лет, за которые планета пережила пять массовых вымираний. Причиной каждого из них стало катастрофическое событие глобального масштаба, уничтожившее большую часть живших в те времена биологических видов. Изменение климата, многочисленные извержения вулканов или удары метеоритов приводили к гибели организмов, навсегда меняя экосистемы и создавая новые условия для жизни и смерти.  

О массовом и фоновом вымирании

Надо отметить, что вымирание тех или иных видов происходит постоянно в связи с протеканием эволюционных процессов, потерей среды обитания или межвидовой конкуренцией. Это считается фоновым вымиранием или нормальным уровнем вымирания, поскольку затрагивает ограниченное число видов.

История Земли насчитывает более четырех миллиардов лет, за которые планета пережила пять массовых вымираний Ecocosm

В обычные времена — под временами подразумеваются целые геологические эпохи — вымирания случаются крайне редко, даже реже, чем видообразование. Их скорость определяется так называемой фоновой скоростью вымирания. Она разнится от одной группы организмов к другой, и часто ее выражают в количестве вымираний на миллион видо-лет.

Вычислять фоновые скорости вымирания — задача трудоемкая, требующая тщательного анализа всех баз данных по ископаемым организмам. Для наиболее изученной группы — млекопитающих — скорость составляет примерно 0,25 вымираний на миллион видо-лет.

Это значит, что раз в наши дни на планете существует около 5500 видов млекопитающих, то при данной скорости фонового вымирания ожидается (по очень грубым прикидкам), что один вид будет исчезать каждые 700 лет.

Image
Большая пятерка вымираний привела к резкому снижению разнообразия на уровне семейств. Семейство считается выжившим, если выживает хотя бы один его вид, так что на уровне видов потери были куда существеннее. Инфографика создана Ecocosm

Иногда фоновое вымирание прерывается катастрофическими событиями планетарного масштаба, такими как изменение климата, многочисленные извержения вулканов или удары метеоритов по поверхности Земли, влекущими вымирание высокой доли видов живых существ — оно называется массовым. 

Концепция массовых вымираний была разработана американскими палеонтологами Джеком Сепкоски и Дэвидом Раупом в 1980-х годах. Под массовым вымиранием стоит [1] понимать значительное увеличение интенсивности вымирания более чем одного распространенного биологического вида в течение короткого геологического периода времени, влекущее снижение биоразнообразия.

Энтони Хэллам и Пол Уигнолл, британские палеонтологи, много писавшие на эту тему, определяют массовые вымирания как события, уничтожающие «значительную часть биоты мира за незначительный с геологической точки зрения период времени». По словам Элизабет Колберт, история жизни состоит из «длинных периодов скуки, время от времени прерывающихся паникой» [2].

Первое массовое вымирание — ордовикско-силурийское

Первой известной  глобальной катастрофой считается ордовикско-силурийское массовое вымирание, произошедшее около 440 миллионов лет назад. Ученые считают, что его причинами стало резкое изменение климата. Так, на первом этапе наступил ледниковый период, к которому наземные виды не смогли адаптироваться достаточно быстро и выжить в условиях холодного климата. На втором этапе ледниковый период также резко закончился, к чему выжившие организмы снова были не готовы.

Предполагается, что ордовикско-силурийское массовое вымирание привело к уничтожению до 85% биологических видов, живущих в тот период на Земле.

Второе массовое вымирание — девонское

Второе массовое вымирание произошло в Девонский период палеозойской эры около 370 миллионов лет назад относительно быстро после ордовикско-силурийского вымирания. Ученые полагают, что на начальном этапе девонского вымирания произошло резкое сокращение уровня кислорода в океане. Это привело к исчезновению многих организмов, которые формировали коралловые рифы, что изменило экосистему Мирового океана. Причины исчезновения видов на втором этапе девонского периода ученым доподлинно неизвестны. Возможно, вымирание произошло за счет повышенного вулканизма на планете или удара метеорита.

По оценкам ученых, во время девонского массового вымирания было уничтожено около 75% всех биологических видов.

Image

Причиной голоценового, или шестого вымирания может стать не вулканическая активность или падение метеорита как в предыдущих пяти случаях, а деятельность человека. Фото: Joshua Reddekopp

Третье, или «великое» пермское массовое вымирание

Самым масштабным массовым вымиранием биологических видов на Земле считается третье — «великое» пермское массовое вымирание, произошедшее около 250 миллионов лет назад. Согласно оценкам ученых, за 60 000 лет исчезло около 96% видов живых существ, обитающих на планете. Были уничтожены леса, погибло большое число видов насекомых и морских экосистем, а на восстановление биосферы ушло, по разным оценкам, от пяти до тридцати миллионов лет.

В мел-палеогене полностью исчезли динозавры и начали активно развиваться млекопитающие Ecocosm

Как и в случае второй волны девонского вымирания, предполагаемые причины пермского массового вымирания ученым неизвестны. Существуют различные гипотезы об источнике вымирания: от падения метеоритов до бактерий, выбрасывающих большие объемы метана. Но наиболее вероятной причиной считается вулканическая активность на территории нынешней Сибири. Извержение вулканов привело к колоссальным выбросам парниковых газов, вследствие чего произошло глобальное потепление и закисление океана.

В океане выжило менее 5% биологических видов, на суше — менее трети крупных видов животных, а леса практически полностью исчезли. Однако выжившие после «великого» пермского массового вымирания виды положили начало многим существующим в настоящее время птицам и млекопитающим.

Четвертое массовое вымирание — пермо-триасовое

Четвертое массовое вымирание на планете произошло около 200 миллионов лет назад в конце триасового периода мезозойской эры. Предполагаемой причиной катастрофы является вулканическая активность, изменение климата и повышение уровня кислотности океана. Извержения вулканов привели к повышению концентрации уровня углекислого газа в атмосфере и, как следствие, к потеплению поверхности Земли.

Image
Джон Филлипс разделил историю жизни на Земле на три этапа. Первый он назвал палеозоем, от греческих слов, означающих «древняя жизнь», второй — мезозоем, что значит «средняя жизнь», а третий — кайнозоем, или «новой жизнью». Инфографика создана Ecocosm

Ученые полагают, что в ходе триасово-юрского массового вымирания исчезло до 50% биологических видов. Однако, несмотря на это, считается, что именно оно привело к началу доминирования динозавров как наземного позвоночного вида, которое длилось более 135 миллионов лет.

Последнее массовое вымирание — мел-палеогеновое

Последним массовым вымиранием видов в истории планеты является мел-палеогеновое вымирание, произошедшее в конце мелового периода мезозойской эры около 65 миллионов лет назад. Ученым известно, что это единственное вымирание, однозначно связанное с падением метеорита на поверхность Земли, которое ударной волной пыли и серы резко изменило климат планеты.

В ходе мел-палеогенового массового вымирания погибло более 75% всех биологических видов. Именно в данный период полностью исчезли динозавры и начали активно развиваться млекопитающие.

В настоящее время научное сообщество спорит о том, находится ли планета на пороге нового шестого вымирания, поскольку биологические виды исчезают довольно быстрыми темпами (в 10 — 100 раз быстрее нормальных темпов, и в 1000 раз быстрее в сравнении со временем до появления человека). Однако причиной голоценового вымирания может стать не вулканическая активность или падение метеорита как в предыдущих пяти случаях, а наша деятельность.


[1] Sepkoski, J. J., Jr. Phanerozoic Overview of Mass Extinction // Patterns and Processes in the History of Life: Report of the Dahlem Workshop on Patterns and Processes in the History of Life Berlin 1985, June 16–21 / Raup, D. M., Jablonski, D. (Eds.). — Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1986.

[2] Шестое вымирание. Неестественная история / Элизабет Колберт; пер. с англ. под редакцией А. Якименко. — Москва: Издательство АСТ: CORPUS, 2019.