Девонское вымирание
Девонское вымирание — одно из крупнейших массовых вымираний видов в истории биосферы Земли, произошедшее в конце девонского периода палеозойской эры. Данный биотический кризис нанес колоссальный удар по морским экосистемам, привел к фундаментальной перестройке пищевых цепей и оказал определяющее влияние на дальнейший ход эволюции позвоночных животных, в частности, спровоцировав их массовый выход на сушу.
Хронология и динамика вымирания
В современной палеонтологии не существует единого мнения относительно точной продолжительности и характера девонского кризиса. Наиболее распространенной является концепция двух резких импульсов (скачков) вымирания. Первый пик, известный как событие Келлвассера, произошел приблизительно 374 миллиона лет назад. Второй импульс — событие Хангенберга — датируется самым концом девонского периода, около 359 миллионов лет назад. Дискуссии о длительности этих событий продолжаются: ряд исследователей полагает, что фазы вымирания были стремительными и занимали около 500 тысяч лет, тогда как другие оценивают их общую продолжительность в 15 миллионов лет.
Существуют и альтернативные теории хронологии кризиса. Согласно одной из них, вымирание происходило на протяжении трех миллионов лет отдельными рывками, между которыми фауна ненадолго стабилизировалась. Другая гипотеза предполагает отсутствие резких катастрофических пиков как таковых, описывая кризис как медленное, постепенное сокращение биологического разнообразия беспозвоночных организмов, растянувшееся на 25 миллионов лет.
Палеогеография и состояние биосферы до вымирания
В позднем девоне облик планеты радикально отличался от современного. В Южном полушарии располагался гигантский суперконтинент Гондвана. В Северном полушарии обособленно существовал Сибирский континент, а в экваториальной зоне находился континент Лавразия. Рельеф характеризовался наличием колоссальных горных массивов, крупнейшими из которых были палеозойские Аппалачи в Северной Америке и Каледонские горы, пересекавшие северные территории.
Климат девонского периода был преимущественно тропическим, с высокими глобальными температурами. В этих условиях жизнь на суше достигла беспрецедентного уровня развития. Впервые в истории Земли появились растения с мощной корневой системой и древовидные формы (гигантские хвощи, плауны и папоротники), высота которых достигала 30 метров. К концу периода поверхность суши покрылась настоящими лесами. Формирование развитых корневых систем привело к важнейшему процессу — почвообразованию. В этих лесах обитали исключительно беспозвоночные, в первую очередь насекомые, тогда как хордовые животные (первые земноводные) освоили лишь мелководные реки и болота, не заходя вглубь лесных массивов.
В то же время морские акватории представляли собой процветающие экосистемы. Тропические моря были покрыты гигантскими рифовыми постройками, образованными древними кораллами и другими рифостроящими организмами. В океанах господствовали рыбы, среди которых абсолютно доминировали панцирные рыбы (плакодермы), а также кистеперые рыбы, давшие впоследствии начало наземным позвоночным.
Масштабы и последствия экологического кризиса
Девонское вымирание носило избирательный характер: основной удар пришелся на морские экосистемы, в то время как пресноводная и формирующаяся наземная фауна пострадали значительно меньше. По максимальным оценкам, биосфера лишилась до 75 процентов всех видов и как минимум 22 процентов семейств морских животных. Подобные масштабы привели к полному разрушению существовавших пищевых цепей и необходимости формирования биоценозов с нуля в последующем каменноугольном периоде (карбоне).
Наиболее катастрофические последствия кризис имел для теплолюбивых морских организмов. Древние рифостроящие организмы — ругозы, табуляты и строматопороидеи — вымерли практически полностью. Современные типы кораллов сформировались заново лишь спустя сотни миллионов лет, в конце мезозойской эры. Гибель коралловых рифов запустила каскадный эффект вымирания видов, чье существование было трофически или экологически связано с рифовыми постройками. Узкоспециализированные классы животных страдали первыми, тогда как виды с универсальными адаптивными механизмами имели больше шансов на выживание.
Значительный урон был нанесен популяциям трилобитов. В палеонтологической летописи зафиксированы морфологические изменения поздних девонских трилобитов, свидетельствующие об их попытках адаптироваться к ухудшающимся условиям: их глаза постепенно уменьшались (что может указывать на миграцию на большие глубины или повышение мутности воды), а усовидные отростки, выполнявшие дыхательную функцию, гипертрофировались для компенсации нехватки кислорода. Несмотря на эти адаптации, популяция трилобитов критически сократилась. Вымерли двухметровые морские скорпионы-эвриптериды, обитавшие на морском дне. Частичному вымиранию подверглись и аммониты, лишившиеся своей кормовой базы.
Среди позвоночных тотальному вымиранию подверглись доминировавшие панцирные рыбы. В то же время этот кризис стал мощным эволюционным катализатором: нехватка пищи и кислорода в морях вынудила выживших рыб искать новые экологические ниши, что ускорило выход хордовых на сушу и дало толчок эволюции амфибий и всех последующих наземных тетрапод (включая предков млекопитающих и человека).
Еще одним фундаментальным последствием вымирания стало формирование колоссальных запасов углеводородов. Массовая гибель организмов в условиях дефицита кислорода препятствовала их нормальному разложению. Накапливающаяся на дне негниющая биомасса со временем трансформировалась в богатейшие нефтяные месторождения, которые сегодня активно разрабатываются по всему миру (включая территорию современной России).
Теории и причины вымирания
В современной академической науке рассматривается несколько гипотез, объясняющих причины девонского биокризиса. Большинство из них сводится к фактору резкого снижения уровня растворенного в воде кислорода (аноксии).
Одной из самых аргументированных теорий является гипотеза «убийственного» влияния наземных растений. Появление гигантских 30-метровых деревьев с мощными корнями спровоцировало масштабную эрозию и химическое разрушение горных пород. Процессы почвообразования привели к тому, что в океаны стали массово смываться огромные объемы неорганических питательных веществ (подобно действию современных фосфатных удобрений). Это вызвало эвтрофикацию — взрывное цветение водорослей и микроорганизмов. Обилие органики после ее отмирания привело к катастрофическому расходу кислорода на процессы гниения. Океан стал бескислородным, что в первую очередь убило коралловые рифы и запустило цепную реакцию вымирания.
Другая группа причин связывается с геологическими и климатическими процессами. Отмечаются факты быстрых колебаний уровня Мирового океана (чередование масштабных трансгрессий и регрессий), которые напрямую коррелируют с образованием бескислородных отложений. Также рассматривается влияние тектоники плит, сближения континентов и перестройки систем океанических течений. Существует гипотеза о глобальном повышении температур, которое привело к интенсивному испарению воды, сокращению мелководных местообитаний и вынужденной миграции древних рыб (таких как ихтиостеги) на сушу.
Наконец, рассматривается импактная гипотеза (падение крупного метеорита). Столкновение с астероидом могло вызвать мгновенные колебания уровня моря и массовую гибель биомассы, гниение которой впоследствии привело к затяжной аноксии океана. Однако надежных геохимических или кратерных доказательств, однозначно подтверждающих падение метеорита именно в периоды Келлвассера или Хангенберга, на сегодняшний день не обнаружено.