Кислотные дожди могли вызвать самое массовое вымирание

Ископаемый ванилин добавил аргументов в пользу вулканической гипотезы, объясняющей самое масштабное вымирание в истории земной жизни.

Из-за динозавров мы редко вспоминаем о том, что их вымирание было не единственным за всю историю Земли, и далеко не самым массовым. Тиранозавры, птеродактили, трицератопсы и прочие мелкие и крупные рептилии исчезли во время мел-палеогенового вымирания, случившегося около 65 млн лет назад. (Добавим, что вместе с динозаврами и морскими ящерами исчезли многие виды моллюсков, водорослей, наземных позвоночных и др.) А вот примерно 250 млн лет назад случилось так называемое великое пермское вымирание, самое массовое из пяти, которые знала земная жизнь: оно выкосило более 95% видов всех живых существ. Не устояли даже насекомые, из них вымерло около 57 % родов и 83 % видов. Кстати, именно тогда с лица Земли исчезли всем известные трилобиты.

О причинах пермского вымирания до сих пор ведутся споры. Одни предлагают в качестве виновников метеоритный дождь или же столкновение с крупным астероидом (куда ж без них). Другие указывают на возможное усиление вулканической активности там, где сейчас находится Сибирь. Третьи считают, что массовую гибель всего живого вызвали архебактерии, которые научились перерабатывать органику с выделением больших количеств метана. Четвёртые соглашаются, что «метанизация» атмосферы могла стать причиной, но произошло это не из-за микробов, а из-за внезапного выброса метана со дна моря. Есть гипотезы, отдающие предпочтение постепенным изменениям окружающей среды, к которым большинство видов так и не сумело приспособиться.

Новые данные, опубликованные в журнале Geology международной группой исследователей, говорят в пользу вулканической версии. Марк Сефтон (Mark Sephton) из Имперского колледжа Лондона вместе с коллегами изучал ископаемые породы, которые когда-то были свидетелями начала массового пермского вымирания. В образцах, добытых на территории Северной Италии, обнаружили ванилин, который всех страшно заинтриговал. (На всякий случай заметим, что в те времена никакой Северной Италии и в помине не было, а был суперматерик Пангея.)

Ванилин синтезируется растениями, и его можно в достаточных количествах найти в древесине. Но не в почве, где он быстро разлагается под действием бактериальных ферментов. Интрига же как раз и была в том, что миллионолетних образцах ванилина было много. То есть в почвах конца пермского периода ванилин каким-то образом сохранялся.

  Очевидно, бактерии, которые могли бы его расщеплять, по какой-то причине этого не делали. Причина же могла заключаться в закислении почвы – в кислой среде фермент, перерабатывающий ванилин, не работает. Ну, а само закисление с большой вероятностью могло случиться из-за кислотных дождей. В современном мире кислотные дожди идут из-за работы промышленных предприятий, и в первую очередь – из-за сжигания ископаемого топлива. Но миллионы лет назад никакой промышленности не было, так что закисление осадков и почвы можно отнести на счёт вулканов, выбрасывавших в атмосферу огромные количества углекислого газа и диоксида серы. 

Известно, что в то время действительно случился всплеск вулканической активности, и в 2013 году в том же Geology была опубликована статья с математической моделью, описывающей работу вулканов в конце пермского периода. Авторы делали устрашающие выводы, что одного только углекислого газа, выброшенного из недр, хватило бы на то, чтобы понизить кислотность дождей до рН 4, а если добавить ещё и диоксид серы, то кислотность могла возрасти ещё сильнее – как если бы вместо дождя с неба шёл неразбавленный лимонный сок.

Сильное закисление окружающей среды не могло не сказаться на бактериях, растениях и морском планктоне, а следом за ними и на всех экосистемах Земли. Однако, несмотря на ванилин, вулканическую гипотезу всё равно нельзя считать полностью подтверждённой. Грег Реталлак (Greg Retallack) из Орегонского университета (США) напоминает, что мы не знаем пока, действительно ли сибирские вулканы могли настолько глобально повлиять на окружающую среду: частицы, выбрасываемые при извержении, обычно образуют тяжёлые аэрозольные облака, которые далеко не путешествуют и довольно быстро возвращаются вместе с дождём на землю. Что же до находки в Северной Италии, то повышенное содержание ванилина вполне может быть какой-то местной особенностью. Скажем, в те далёкие времена здесь мог работать какой-нибудь вулкан, из-за которого и повысилась кислотность почвы. Кроме того, понижение рН может быть результатом деятельности самих бактерий, обитавших в этом регионе.

Образцы почв, относящиеся ко времени Великого пермского вымирания, были найдены также в Китае и Гренландии; возможно, их анализ образцов позволит подтвердить или опровергнуть гипотезу всеобщего закисления. Отметим также, что совсем недавно мы писали о доисторических извержениях в связи вымиранием динозавров – новая датировка древних пород подтвердила, что вулканы вполне могли довести экологическую ситуацию в конце мелового периода до массового вымирания.

Подготовлено по материалам Smithsonian.com.