Forskare har nyligen meddelat att en ny massutrotning har börjat på jorden: på grund av mänskliga aktiviteter har utrotningsgraden för ryggradsdjur nått den nivå som var för 66 miljoner år sedan när dinosaurierna utrotades. Förändrades jordens flora och fauna verkligen till följd av katastrofer? Effekten av en meteorit, global uppvärmning, brinnande bränder - i motsats till den vanliga troen är evolutionens lagar mycket starkare än universella katastrofer.
Historien på vår planet håller spår av flera stora katastrofer som bokstavligen omformaterade de ekologiska systemen i dessa tider. Efter varje global utrotning uppträdde nya klasser av levande varelser på den evolutionära scenen, och endast fossiliserade rester kvar av de tidigare kvar. Forskare från A. A. Borisyak från den ryska vetenskapsakademin verkar ha famlat mekanismen för dessa förändringar. Och insekter hjälpte dem i detta - en av de mest framgångsrika kategorierna av djur, varav några kan överleva även nära epicentret för en kärnexplosion.
Apocalypse: alfaversion
Orden "global utrotning" tänker vanligtvis på utrotningen av dinosaurier. Men det fanns i jordens historia en katastrof i mycket större skala, känd för specialister som "den stora utrotningen". Vid gränsen till perioderna Perm och Trias, för 252 miljoner år sedan, försvann 96 procent av marina och mer än 70 procent av marklevande djurarter som av magi. Varken före eller efter på vår planet har det skett en så storskalig förstörelse av biosfären.
Omständigheterna i denna tragedi har studerats tillräckligt bra och kan lätt utgöra grunden för en Hollywoodfilm. Varför finns det en film - det verkar som om det var den stora utrotningen som inspirerade författaren till Johannes teologens uppenbarelse, som i detalj beskrev vår egen civilisations död. Här är bara några av de faktorer vars kombination verkar ha lett till denna episka katastrof.
I slutet av Perm-perioden, över de stora vidderna av Sibirien, inträffade magmautbrott av fantastiska volymer till jordytan. De frysta lavafälten, så kallade sibiriska fällor, täcker totalt två miljoner kvadratkilometer - området Grönland eller Indien. Volymen på de utbrutna stenarna uppskattas idag till cirka fem miljoner kubikmeter. Naturligtvis värmde en sådan lavamassa märkbart jordens atmosfär och tillförde en hel del växthusgaser till den, vilket ledde till ännu större - global - uppvärmning.
Basalt vaggar på Putorana-platån bildad av fällor
Kampanjvideo:
Bildkredit Flickr xandreani
Omkring samma tid föll en stor asteroid på det moderna Antarktis territorium, på Wilkes Land, en krater från vilken (500 kilometer i diameter) fortfarande syns. Observera att diametern på den mexikanska kratern Chicxulub från meteoriten, som anses vara dinosauriers mördare, är bara 175 kilometer.
Slutligen inträffade en mystisk händelse i havet som släppte stora massor metan - den viktigaste komponenten i växthusgaser. Antingen ackumulerades detta metan i miljontals år i de nedre vattenskikten, eller så började arken från släktet Methanosarcina släppa ut det massor, men sammansättningen av jordens atmosfär har förändrats mycket.
Resultatet av alla dessa problem är en testversion av Apocalypse: himlen täcktes av en slöja av vulkaniskt damm, med vilket dammet från asteroidkollan blandades. Luften var varm och torr och havet förvandlades till en lösning av syra, helt olämplig för de flesta av dess tidigare invånares liv.
Mångfaldskris
Få levande varelser kan överleva under sådana skrämmande förhållanden, tror många moderna paleontologer. Därför dödade faunaen massivt, och först när atmosfären rensades och havsvattnet förvandlades från surt till bara salt, började de sällsynta överlevande varelserna ett nytt utvecklingsstadium. Men som det visade sig har detta logiska och begripliga system tyvärr inget att göra med verkligheten!
Rysk paleontolog, doktor i biologisk vetenskap, chef för artropodlaboratoriet vid paleontologiska institutet, Alexander Pavlovich Rasnitsyn, har studerat insekter under perm- och triasperioden i många år. Och enligt hans uppgifter visar det sig att det inte fanns någon katastrofal stor utrotning.
Krisen vid gränsen till Perm och Trias ansågs vara så djup att den berömda brittiska paleontologen Michael Benton till och med publicerade en bok som heter When Life Almost Died. En annan forskare, Jack Sepkoski från University of Chicago, presenterade en graf i ett av sina verk, som visar hur stigningarna i djurmångfald gradvis ersätts av ett relativt stabilt antal arter och djupa, skarpa fall i utrotningar. Och ryska forskare fick reda på att det finns en viss nedgång vid gränsen till Perm och Trias, men lång och inte så djup som avbildad av Sepkowski. Detta dopp i Perm och Trias, mycket långt, varade i mer än hälften av Perm-perioden - tiotals miljoner år.
Artsmångfald av de tre huvudtyperna av marin fauna i Phanerozoic: Kambrium, Paleozoic, modern
Diagram: J. John Sepkoski, Jr. / Bidrag till zoologi
För att förstå mer detaljerat händelserna under den avlägsna tiden tillämpade Rasnitsyn och hans kollegor sin egen metod. De arbetar på familjenivå, eftersom insekter inte har tillräckligt med order, men det finns för många släktingar, och viktigast av allt är att de är mycket kortlivade. Som ett resultat konstruerades en kurva baserad på flera indikatorer, varav de viktigaste är de första och sista fynden från representanter för specifika familjer. Utseende i det geologiska registeret och försvinnandet från det har tolkats som förekomst och utrotning. Det visade sig att det totala antalet familjer (det vill säga den faktiska mångfalden i faunan) minskar mycket långsamt genom hela Mellan- och Övre Perm, vilket inte återspeglar någon skarp utrotning. I Nedre Trias finns det praktiskt taget inga insekter, men problemet äratt i mellersta och övre trias återkommer en mycket betydande del av de paleozoiska familjerna. "Det vill säga om utrotning - det här är inte historien alls", konstaterar Rasnitsyn.
Och en helt anmärkningsvärd sak - den sena Perm-utrotningen är traditionellt associerad med de sibiriska fällorna, med utgjutandet av en kolossal mängd magmatisk materia i Sibirien. Det hävdas att utsläpp av stora mängder gaser, förbränning av ackumulerat kol och torv och andra dramatiska händelser förvandlade planeten till en perfekt gaskammare. Men faktum är att utflödet av Tunguska-lava inte var en gång, och många olika insekter och växter är kända från de intertrap sedimentära skikten (till exempel från Tunguska och Babi Kamen i Kuzbass). Dessa lavafält förstörde inte biosfären - åtminstone flora och entomofauna.
Så vad hände i det här fallet med olika insekter medan resten av faunan var utrotad globalt?
”Intensiteten för utrotning av insekter i Mellan-övre Perm, mitt i den stora utrotningen, fryser på samma nivå. Men samtidigt minskar utseendet på nya familjer kraftigt. Det visar sig att minskningen av mångfald inte beror på en ökad utrotning utan på grund av en minskning av framväxthastigheten för nya familjer, och det är denna parameter som bestämmer hela dynamiken i mångfald i insekter. Det vill säga utrotning, som huvudsakligen beror på externa faktorer - vulkanism, fällor, asteroider - vid stora och mest intressanta tidsintervall visar sig vara ett konstant värde, och utseendedynamiken varierar, vilket i stor utsträckning bestäms av organismernas inre egenskaper och de processer som äger rum i biosfären. Detta är en helt annan ideologi! - utropar doktor Rasnitsyn.
Alexander Rasnitsyn
Foto: lenta.ru
Så, studier av perm- och triassiska insekter visar att det inte finns något behov av att prata om någon skarp utrotning som orsakats av en global katastrof. Den långsiktiga och gradvisa nedgången i mångfalden av perminsekter påminner mer om de senaste miljontals åren av krittperioden, då antalet kända dinosaurier slog gradvis och obevekligt ned från hundratals i början av krita till 10-30 i slutet. Anledningen till denna utarmning av mångfald, åtminstone i insekter, är evolutionär stas, när nya familjer helt enkelt slutar dyka upp, och de gamla fortsätter att leva som tidigare och dö ut i samma takt.
Perfektionens tragedi
Men hur kan evolutionen stoppa? Denna fråga kommer oundvikligen att uppstå för alla läsare som har behärskat skolkursen i biologi. Det är inte känt vad Charles Darwin tyckte om detta, men moderna forskare tror att det inte bara kan, utan i vissa fall helt enkelt måste göra det.
”Om vi uteslutande begränsar oss till det genetiska tillvägagångssättet till evolution, inom ramen för den mycket syntetiska teorin som skickas i skolan, bör varelser där genetik förändras mer intensivt utvecklas snabbare än andra: de som reproducerar snabbare, har en större befolkning och högre fertilitet. Med andra ord bakterier. Och de största, långsammaste avelsformerna kommer att utvecklas långsammast. Så i själva verket utvecklas elefanter och valar snabbast, och encelliga utvecklas långsammast. Allt är precis tvärtom, säger Rasnitsyn.
Varför händer det? Forskare har ännu inte ett exakt svar, men om det inte råder något tvivel om genetikens riktighet, finns det bara en sak kvar att anta: reserverna för förändringar i elefanter och valar som tillhandahålls av genetik är tillräckligt för att säkerställa den snabbaste utvecklingen. Men i andra hämmas evolution på något sätt och går inte, eller går inte i full fart. Frågan är vad som håller tillbaka evolutionen. Rasnitsyn föreslog konceptet med en adaptiv kompromiss baserad på det faktum att om allt i kroppen är samordnat och harmoniskt, så är det mycket svårt att ändra en sak i den utan att påverka andra parametrar enligt de korrelativa reglerna. Och korrelativa förändringar kommer nästan alltid att vara icke-anpassningsbara och därför skadliga.
Permiska insekter
För att evolution ska kunna fortsätta i en sådan situation krävs en balanserad organisation av ett levande varelse. En enkel hårdning av förhållandena kommer att leda till att den utrotas, och en mjukning kommer bara att orsaka ökad reproduktion, en ökning av dödligheten beroende på densitet och återställandet av hela systemet på samma nivå. Uppenbarligen är det möjligt att övervinna den adaptiva kompromissen under viss ensidig förändring av förhållandena, när endast en del av funktionerna faktiskt utsätts för adaptiv kontroll. Till exempel befinner sig en organism på en ö där det inte finns några rovdjur eller farliga parasiter för den, och hela problemet handlar om att lära sig att äta det som finns. Förresten är det välkänt att det är på öarna som snabb utveckling ofta sker och att djur tar groteska former. Så utvecklingen fortsätter när sådana obalanserade förhållanden uppstår,när man går in i en ny ekologisk nisch. Med tiden kommer hon igen att skapa en helt balanserad varelse, varefter evolutionär stas kommer igen. Vad kommer att hända om i faunan alla dess komponenter når en mycket hög perfektion, en kraftfull kompromiss så att säga stagnerar i sin perfektion? Sedan, när förhållandena ändras, kommer de helt enkelt att dö ut - tills livsmiljön blir fri, tills förhållandena mjuknar, adaptiv kontroll minskar och evolutionen blir lättare. Vi ser allt detta på exemplet med paleozoiska insekter.bli oss i deras perfektion? Sedan, när förhållandena ändras, kommer de helt enkelt att dö ut - tills livsmiljön blir fri, tills förhållandena mjuknar, adaptiv kontroll minskar och evolutionen blir lättare. Vi ser allt detta på exemplet med paleozoiska insekter.bli oss i deras perfektion? Sedan, när förhållandena ändras, kommer de helt enkelt att dö ut - tills livsmiljön blir fri, tills förhållandena mjuknar, adaptiv kontroll minskar och evolutionen blir lättare. Vi ser allt detta på exemplet med paleozoiska insekter.
”Utdraget från vår forskning är att insekter inte hade några massutrotningar och dynamiken i deras mångfald bestäms av dynamiken i uppkomsten av nya grupper och inte utrotningens dynamik. På land var effekterna och omfattningen av den perm-trias katastrofen mycket mindre än i havet, vilket är helt förvånat om vi anser att orsakerna till katastrofen är i atmosfäriska förändringar, asteroidpåverkan och vulkanism. Och eftersom vår strategi inte har tillämpats på andra grupper av djur kan jag inte säga att situationen med insekter är specifik. Utvecklingen av insektsdiversitet från kolhaltigt till idag liknar mycket hur den totala mångfalden hos andra djur förändrades under denna period. Därför är det inte alls uteslutet att dessa trender kan visa sig vara generella, och Perm-Trias-utrotningen orsakades faktiskt av biologisk,och inte av geologiska faktorer,”sammanfattar Rasnitsyn.
Dmitry Samarin