Vid någon tidpunkt i historien försvann nästan alla arter på land och hav. Vi vet nu varför. Den permiska massutrotningen, informellt benämnd den stora döden, anses vara en av de största geologiska händelserna i livets historia på jorden. Under en relativt kort tidsperiod försvann cirka 70% av ryggradsdjur som lever på land och cirka 90% av marina arter från jorden. Den massiva permiska utrotningen, för att vara ärlig, blev bara den största jordiska katastrofen. Jorden för oss är ju först och främst livet.
För tio år sedan var det inte känt med säkerhet vilken trigger som drack denna mycket dödliga katastrof för 252 miljoner år sedan. Anledningen var höljd av mysterium, forskare föreslog dussintals teorier.
Och så nyligen har framstegen inom datateknik och sökandet efter geologiska bevis visat en exakt indikation. De flesta forskare på jorden är överens om att den största av de fem stora utrotningarna orsakades av en miljon år av vulkanisk aktivitet.
Men har denna gåta lösts? Inte riktigt.
Foto: hi-news.ru
Ja, någonstans kom ut cirka 5 miljoner kubik kilometer lava någonstans i dagens nordvästra Sibirien - tillräckligt för att täcka jordens yta 10 meter djup - och detta hände strax innan massutrotningen började. Detta utlöste frigörandet av enorma volymer växthusgaser som har underbyggt den globala uppvärmningen och allvarligt stört jordens livssystem.
Ändå är de exakta detaljerna om hur exakt detta ledde till utrotningen av så många livsformer föremål för hård vetenskaplig debatt.
Kampanjvideo:
Och detta är inte bara akademiskt intresse. Denna katastrofala händelse spelade en viktig roll i att forma den flora och fauna som vi ser idag. Dessutom finns det tydliga paralleller mellan de miljöförändringar som ägde rum då och observeras idag. Vissa säger att att öka vår art medvetenhet om de tider när livet nästan upphörde att existera kommer att hjälpa oss att säkerställa vår egen långsiktiga överlevnad.
1980 tillhandahöll Louis och Walter Alvarez, en far och son vid University of California, Berkeley, nya och övertygande bevis för att den mest berömda av massutrotningarna - den som inträffade för 66 miljoner år sedan - var resultatet av en massiv asteroid som föll. Och de väckte en våg av intresse för orsakerna till andra massutrotning, inklusive den största av den sena Permian.
Foto: hi-news.ru
På den tiden hade västerländska utrotningsjägare mindre bevis för att få tillgång eftersom de var belägna i Kina och Ryssland, inte de mest öppna länderna. Men detta hindrade dem inte från att föreslå olika teorier.
Vissa har pekat på biverkningar av bildandet av Pangea-superkontinentet, som att sänka djupet på den marina livsmiljön, där de flesta marina arter levde. Andra har pekat på en kraftig minskning av syre i sena permiska bergprover och en sjunkande havsnivå - som båda kan förklara varför marina arter hade en så usel upplevelse.
Andra har föreslagit en massiv frisättning av metan från havsbotten. Det fanns också alternativet att den intensiva vulkanismen som lämnade så mycket vulkanisk sten i Sibirien var en speciell faktor. Varje efterföljande lavaflöde spridde sig på den föregående, vilket skapade en serie av stigande kullar. De fick namnet sibiriska fällor - från det svenska "trappet", det vill säga, steg.
"Slutet på Permian-massutrotning ansågs då ha spridit sig över flera miljoner år," säger Paul Vignal, en geolog vid University of Leeds som publicerade The Worst of Times om massutrotning i september 2015.
Efter att ha samlat prover i Dolomiterna, Italien, drog Vignal och Anthony Hallam från University of Birmingham i en artikel publicerad 1992 att utrotningen faktiskt varade i tiotusentals år.
Denna korta tidsram har fått många att gå på jakt efter en kort men akut katastrof som kan förklara utrotningen - till exempel fallet av en asteroid.
För denna idé pekar vissa forskare på sällsynta korn av chockkvarts i Australien - sandkorn som var på platsen för den påstådda påverkan och utsattes för stark fysisk påverkan i denna process. Andra forskare som arbetar i Antarktis har upptäckt helium och argon med ett isotopförhållande som liknar det för kolrika meteoriter i det tidiga solsystemet.
Men ingen slagkrater hittades och allt dog ut.
"Vi har helt enkelt inte geologiska bevis på en påverkan eller någon annan större händelse som kan leda till en utrotning av denna storlek, utom de sibiriska fällorna," säger Jonathan Payne, en geolog och specialist på massutrotning vid Stanford University i Kalifornien, USA.
Foto: hi-news.ru
När dateringsmetoderna förbättrades och proverna samlades in, blev vulkan gradvis den främsta skyldigheten - i synnerhet efter att forskare drog slutsatsen att sibiriska fällor bildades för ungefär en miljon år sedan, och inte 10-50 miljoner år, som tidigare trott.
Konsekvenserna av de sibirska fällorna var allvarliga. De största effekterna observerades i haven, särskilt på havsbotten.
Många grupper har försvunnit fullständigt, inklusive en av de tidigaste grupperna av leddjur - trilobiter - och primitiva rugoser, koraller, blastoider, släktingar till moderna sjöbor och havsstjärnor. Andra, som brachiopoder, bryozoans, bläckfiskliknande ammoniter och havsliljor, har tappat de flesta av sina arter.
Simmarna var lite mer lyckliga: akantoder och lugn blev utrotade, men många andra fiskar och ålliknande conodonter förblev praktiskt taget intakta.
Terrestriska organismer påverkades också. Många stora grupper förstördes, inklusive gorgonops, tidens sabeltand dominerande rovdjur och de skrymmande växtätande pareiasaurierna.
Enligt Dmitry Shcherbakov från Paleontological Institute i Moskva förstördes cirka 40% av insektsfamiljerna från slutet av Permian. Många ekvatorialgrupper, såsom kackerlackor och cikader, flyttade norrut när temperaturen steg.
När det gäller växter har skogsarter praktiskt taget försvunnit.
Foto: hi-news.ru
Många grupper av dominerande gymnospermer har minskat. Kol har inte producerats på cirka 10 miljoner år, vilket indikerar att torvformande växter försvinner. Ett annat tecken på entydig dödlig förstörelse av växter är "svampens språng" - en enorm ökning av antalet fossiliserade svampsporer.
"Detta tolkas som ett resultat av en explosion av svamp som lever på döda eller döende träd", säger Barry Lomax vid University of Nottingham i Storbritannien. "Vi har inte sett något liknande på någon annan geologisk gräns."
En noggrann analys av vad som dog och när den dog så erbjuder således några av de bästa ledtrådarna som kommer att förklara hur sibiriska fällor kunde ha haft så stor inverkan.
När Vinyal och kollegor vid Kina University of Terrestrial Sciences i Wuhan granskade i detalj proverna som visade ödet för 537 marina arter i Kina, fann de att 92 procent av dem hade förstörts. De fann också att utrotningen skedde i två faser, åtskilda med 180 000 år.
Den första var särskilt dödlig för grunda invånare som koraller, som bodde på botten av mikroskopiska djur fusulinider och plankton av radiolärer. Utrotningarna av den andra vågen inträffade i havets djup.
Nya arter utvecklades ganska snabbt efter den första vågen, men återhämtningen var mycket långsammare efter den andra, troligen på grund av långvariga skäl som underminerade de djupa grunden i många ekosystem. Andra bevis från växtrester som återvinns i Grönland och Antarktis stödjer idén om en utrotning med dubbla massor.
Vad var det med sibirsk vulkanism som orsakade så mycket förstörelse för livet i dess olika permiska manifestationer?
Tillsammans med lavan kom enorma mängder växthus och andra skadliga gaser ut. Dessa inkluderade enorma volymer koldioxid och svaveldioxid, vilket ledde till stigande temperaturer.
Foto: hi-news.ru
Uppvärmningen av oceanerna minskade deras förmåga att hålla syre, och strömmarna som normalt transporterade syre i djupet kunde bromsa eller stoppa. Brist på syre tros ha varit den främsta orsaken till den marina utrotningen, vilket visas av stenprover vid gränsen mellan två geologiska perioder på olika platser runt om i världen.
"Nästan alla sedimentära stenar vi tittade på gick från att vara rik på syre och liv till fattiga på syre och liv," säger Mike Benton, en paleontolog vid University of Bristol. "Den här linjen är lika absolut som kanten på en kniv och är tydligt synlig."
Vissa påpekar att när nivån av koldioxid i atmosfären ökade, dess nivå ökade också i haven, blev vattnet surare och mindre troligt att uppmuntra marina organismer att göra sina skal. Den ökade nivån av koldioxid i allmänhet hade en negativ inverkan på syreutbytessystemet för marina djur.
"Folk pratar om den dödliga treenigheten för uppvärmning, försurning och deoxygenering," säger Payne, som hävdar att försurning kan pågå i tiotusentals år. "Alla dessa saker påverkar livet för marina djur, deras metabolism och användningen av syre."
Vignal spelar dock ner rollen som försurning av havet. "Ingen tvekan om du surgör havets yta kommer det att göra, men de flesta organismer kan fortfarande göra sina skal eftersom de gör det i sina kroppar, utan kontakt med det omgivande havsvattnet."
Värmningen hade betydande konsekvenser för landet - men jämförbar med de som ledde till utrotning av sådana proportioner vid den tiden. Geologer klandrar frisättningen av skadliga CFC-liknande gaser som klormetan.
Dessa gaser tros genereras när lager av kol och salt värms upp när magma rör sig upp till den sibiriska ytan. De leder till att ozonskiktet förstörs, vilket leder till en betydande ökning av exponeringen för skadlig ultraviolett strålning från solen.
Argument för att stödja denna teori kom fram 2004 när Henk Wischer från University of Utrecht i Nederländerna presenterade bevis på en betydande ökning av fossiliserade muterade lymfoidsporer under den sena permiska massutrotningen.
Andra har föreslagit att miljöbelastare som ökad ariditet snarare än ökad strålning kan ha orsakat mutationer. Lomax stöder dock Vischers teori. "Det har förekommit andra perioder av långvarig torrhet, och vi ser inga bevis på någon förening med spormutation, så det verkar mer logiskt att tillskriva dem UV-strålning."
Foto: hi-news.ru
Gaserna som flydde från vulkanerna bildade karboliska, svavelsyra och andra syror, som föll i form av surt regn, vilket förvärrade miljöfaran. Detta visar hur miljön kan förstöra arter direkt och indirekt över natten.
"Förlusten av växter från UV-strålning och surt regn borde ha tagit bort ryggraden i livsmedelskedjan på land, vilket lett till svält av växtätare, som i sin tur var matkällan för köttätare," säger Benton.
Många tror att dessa ekosystemförhållanden bör tänkas av folket i 2000-talet, eftersom vår aktivitet höjer koncentrationen av koldioxid i atmosfären till en extrem nivå. Utrotningen av slutet av Permian-perioden ger tankar.
"I huvudsak skapar eller påskyndar vi slutet av Perm-massutrotning," säger Vignal.”Det kommer dock att ta lång tid att värma upp haven, och modellerna visar att haven kommer att vara i problem under 200-300 år när det gäller upplöst syreinnehåll, och problem med havets cirkulation kommer att dyka upp om ett par tusen år. Vem vet vad vi kommer att göra då."
Foto: hi-news.ru
Payne påpekar att den sena permianska massutrotningen kunde ses som gynnsam för livet på lång sikt - det totala antalet arter på jorden växte så småningom ännu mer än det gjorde - men dess tidslinje ger ingen mat för komfort.
"Den största utrotningen i livshistoria har mycket att göra med de miljöförändringar som sker idag och som kan förväntas under de närmaste 100-1000 åren," säger han. "På lång sikt kommer det faktiskt att ha en stimulerande effekt på mångfalden i ekosystemet, men återhämtningen kommer att ta miljoner år, så att förlusten av mångfald är knappast till nytta för det mänskliga samhället."
I sin bok från The Great Paleozoic Crisis från 1993 jämförde den amerikanska paleobiologen Doug Erwin problemet med att bedöma de potentiella orsakerna till slutet av Permian-massutrotning med den situation som Hercule Poirot möter i Murder on the Orient Express. Detektiv Agatha Christie avslutar slutligen att alla passagerare på tåget var involverade i mordet.
I sin senaste bok beskriver Vignal Poirots slutsats att "alla gjorde det" som "lata." Istället citerar han exemplet på Sarah Lund, stjärnan i det danska brottsdrama Murder. Listan över misstänkta växer med varje serie. (Det skulle vara mer praktiskt för oss att citera Chekhovs "Måsen" som exempel). Vignals mördare är vulkanism, vilket resulterar i uppvärmning, havsavgasning och ozonnedbrytning.
Men forskare får tillgång till en växande mängd allt mer exakta data som försöker isolera skillnader i de exakta kombinationerna av kausalfaktorer för utrotning i olika ekosystem, grupper och arter, som kanske inte ger direkta svar. Om detta är ett brottspel, är det väldigt komplicerat med ett gäng lik och de dödades med en mängd olika vapen.
"Miljöskäl multiplicerar snarare än att lägga till, så det är svårt att välja en sak," säger Payne. Detta är inte ett misslyckande av vetenskapen, utan snarare en anklagelse mot vårt krav på enkla svar.