OOST-SIBERIË, 251 MILJOEN JAAR GELEDEN
Een gigantische stroom mantelmateriaal steeg op uit de ingewanden in het noordoostelijke deel van Pangaea, waar Siberië zich bevond, en smolt de stenen schaal. De uitbarstingen van basaltlava en -as duurden duizenden jaren en vielen samen met de meest massale uitsterving van dieren in de geschiedenis van de planeet. Het zijn de bevroren basaltlagen die het karakteristieke getrapte landschap vormen van veel hooglanden van Oost-Siberië, zoals het Putorana-plateau.
Figuur: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Lange tijd waren wereldwijde rampen die de evolutie van het aardse leven konden beïnvloeden van weinig belang voor wetenschappers. Het was belangrijker voor geologen en paleontologen om de progressieve en continue verandering van soorten te begrijpen. Pas relatief recent, in het midden van de vorige eeuw, toen werd vastgesteld dat massa-uitstervingen in de tijd samenvallen met catastrofale gebeurtenissen, zoals uitbarstingen van vulkanisme en de val van meteorieten, begonnen ze doelgericht te worden bestudeerd.
De Franse natuuronderzoeker Georges Cuvier sprak voor het eerst over rampen die zich in het verleden op aarde aan het begin van de 19e eeuw hebben afgespeeld. De getalenteerde paleontoloog begreep dat de dieren uit vroegere tijdperken totaal anders waren dan de huidige, dat bijvoorbeeld de botten van ichthyosauriërs en plesiosauriërs zich in bepaalde lagen van de Alpen bevinden en dat het nutteloos is om ze in latere sedimenten te zoeken. En beenderen van lamantijnen en zeehonden, daarentegen, mogen niet worden gezocht naast de overblijfselen van ichthyosauriërs. Als een ervaren vergelijkend anatoom die de enorme collecties dierlijke mummies en hun stenen bas-reliëfs bestudeerde die door de soldaten van Napoleon uit Egypte waren gehaald, zag hij dat diersoorten gedurende 2000-3000 jaar niet veranderden. Zodat er in de geschiedenis van de aarde, die, naar men geloofde, niet meer dan 100.000 jaar duurde, er frequente veranderingen waren in de soorten van de dierenwereld, zijn er enkele destructieve kortetermijngebeurtenissen nodig. En Cuvier stelde het idee van periodieke catastrofes voor, waarvan talloze levende wezens het slachtoffer waren: "Sommigen, de bewoners van het land, werden opgeslorpt door overstromingen, anderen, die in de ingewanden van de wateren woonden, belandden op het land samen met de plotseling verhoogde bodem van de zee …"
NOORD-AMERIKA, 65,5 MILJOEN JAAR GELEDEN
Promotie video:
Een krater en speciale rotsen die zijn gevonden in het gebied van het schiereiland Yucatan, op het grondgebied van het huidige Mexico, geven aan dat daar een asteroïde is gevallen. De val veroorzaakte catastrofale gevolgen: de explosiegolf verbrandde bijna al het leven in het gebied en een monsterlijke tsunami verwoestte de kust. De golf bracht zeeleven naar de kust, zoals ammonietweekdieren en zeedieren - mosasauriërs verborgen in een spiraalvormige schelp. Hun overblijfselen lagen kilometers van het water en dienden als voedsel voor de zeldzame overlevende bewoners van het land. Toen het de grond raakte, verdampte de asteroïde en sloeg uit de krater een mengsel van stof, as en bijtende damp, die, toenemend in de atmosfeer, het vergiftigde en de zon verduisterde. De koudegolf en zure regen hebben waarschijnlijk meerdere jaren geduurd. Deze gebeurtenis ging gepaard met het uitsterven van 35% van de soorten zeeleven, evenals alle grote reptielen: zeedieren,dinosaurussen en pterosauriërs.
Figuur: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Wetenschappers keerden 100 jaar later terug naar het idee van geologische rampen, toen ze merkten dat de progressieve groei van de diversiteit aan organismen die de aarde bewoonden werd onderbroken door minstens twee grandioze dalingen in hun aantal. Deze breuken vallen samen met de grenzen van geologische tijdperken: Paleozoïcum, Mesozoïcum en Cenozoïcum.
De meest massale uitsterving van levende wezens in de hele geschiedenis van de aarde vond 251 miljoen jaar geleden plaats, aan het einde van het Paleozoïcum. Meer dan 90% van de mariene en 70% van de terrestrische soorten is voor altijd van de aardbodem verdwenen - alleen de kleinste en eenvoudigste zijn overgebleven. In de oceanen stopte de vorming van riffen, die voorheen in alle zeeën voorkwamen, en op het land - de opeenhoping van steenkool, aangezien de weelderige bossen die het bedekten verdwenen uit boomachtige lymfevaten, varens en verschillende oude gymnospermen. Wetenschappers zoeken naar de redenen voor dit uitsterven, zowel in de toestand van de biosfeer zelf als daarbuiten. Een van de externe oorzaken van uitsterven, wordt tegenwoordig meestal een catastrofe genoemd die wordt veroorzaakt door krachtige vulkaanuitbarstingen in Oost- en gedeeltelijk West-Siberië. Het was een geologische gebeurtenis op korte termijn die de biosfeer sterk beïnvloedde. De sporen ervan zijn vastgelegd in de vorm van een enorme laag basalt, enkele kilometers dik, genaamd Siberische vallen.
In de klif van het Putorana-plateau is duidelijk een laag basalt zichtbaar, die 251 miljoen jaar geleden in de kortst mogelijke tijd - duizenden jaren - uitbarstte. De dekking van oude lava op deze plaatsen bereikt een dikte van 1,8 kilometer.
Foto: SERGEY FOMIN / RUSSISCHE LOOK
Ze werden gevormd in het kortste geologische tijdsinterval - ongeveer 160.000 jaar, en misschien niet meer dan 8.000 jaar. Basalt-lavas bedekten maximaal 7 miljoen vierkante kilometer land. Van 2 tot 3 miljoen kubieke kilometer vulkanisch materiaal werd uit de ingewanden verdreven, waaronder miljoenen gigaton kooldioxide. De inhoud van de laatste in de atmosfeer van die tijd nam met 7-10 keer toe. (Als de mensheid bijvoorbeeld alle fossiele brandstoffen verbrandt in de huidige eeuw, zal de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer 2-3 keer stijgen.) Bovendien zal de opwarming van de atmosfeer door broeikasgassen en eigenaardige zonnepanelen in de vorm van wolken, bestaande uit grote deeltjes vulkanisch as en zweefde over de hele planeet, leidde tot de opwarming van de bovenste lagen van de oceaan en het vrijkomen van miljarden tonnen methaan,tot dan geketend door ijskristallen op de plank. Dit gas is een van de meest effectieve broeikasfactoren, bovendien oxideert het snel en neemt het zuurstof uit de atmosfeer. Het algehele effect van atmosferische veranderingen werd versterkt door de eigenaardige paleogeografie van de planeet. In die tijd verenigden alle continenten zich tot één supercontinent - Pangaea, dat zich uitstrekte van pool tot pool. (Het Siberische platform bevond zich in het noordoostelijke deel.) Boven het centrale, ver van de kust, een uitgestrekt gebied van het supercontinent viel bijna geen regen, het was droog en praktisch levenloos. Landdieren concentreerden zich in de buitenwijken van Pangaea, begrensd door bergketens, en trokken geleidelijk naar de zuidelijke Antarctische kust, waar het niet te heet was. De daling van het zuurstofgehalte in de atmosfeer maakte het leven in de bergen onmogelijk,en alleen kleine laaggelegen gebieden bleven bewoond.
In een dergelijke omgeving bevonden de meeste reptielen en vissen, evenals kalkalgen, koralen en sponzen zich in de meest ongunstige omstandigheden. De eerste leed aan zuurstofgebrek en koolstofdioxidevergiftiging, de tweede werd geruïneerd door verzuring van zeewater veroorzaakt door het oplossen van overtollig koolstofdioxide erin. Sommige terrestrische amfibieën overleefden, evenals reptielen, bijvoorbeeld proterosuchia - de voorouders van dinosauriërs, cynodonts - dierachtige dinosaurussen, voorouders van zoogdieren en lystrosauriërs - hun verre verwanten. Het waren kleine dieren die minder energie nodig hadden om actief te blijven, wat betekende dat ze minder zuurstof verbruikten. Lystrosauriërs hadden aanpassingen die hen daarentegen in staat stelden meer lucht en dus zuurstof te absorberen - een vergrote borstkas en delen van de schedel die verband houden met ademhaling. Onder de zeedieren overleefden ook de kleinste foraminiferen, brachiopoden en tweekleppigen de ramp, omdat ze minder voedsel en zuurstof nodig hadden. Hun grote familieleden zijn verdwenen. De terrestrische flora leed niet minder dan de fauna - chloorhoudende vulkanische excreties vernietigden de ozonlaag, harde ultraviolette straling verlamde sporen die nog niet waren ontkiemd, zwavelzuurregens verbrandden het gebladerte en de laatste sappen van stervende bomen zoog de prolifererende paddenstoelen weg. Het vroegere niveau van biodiversiteit op aarde werd pas 60 miljoen jaar later hersteld, halverwege de Jura-periode.harde ultraviolette straling verlamde sporen die nog niet waren ontsproten, zwavelzuurregens verbrandden het gebladerte en de laatste sappen van stervende bomen zoog vermenigvuldigde paddenstoelen eruit. Het vroegere niveau van biodiversiteit op aarde werd pas 60 miljoen jaar later hersteld, halverwege de Jura-periode.harde ultraviolette straling verlamde sporen die nog niet waren ontsproten, zwavelzuurregens verbrandden het gebladerte en de laatste sappen van stervende bomen zoog vermenigvuldigde paddenstoelen eruit. Het vroegere niveau van biodiversiteit op aarde werd pas 60 miljoen jaar later hersteld, halverwege de Jura-periode.
Kosmische factor
Op veel plaatsen op aarde, waar oude zeebodems naar de oppervlakte komen, kun je 65 miljoen jaar geleden een dunne kleilaag zien ontstaan. Daarop trekken geologen de grens tussen het Mesozoïcum en het Cenozoïcum. Een opmerkelijk voorbeeld van zo'n grens is onlangs ontdekt in het zuidoosten van Spanje, nabij de stad Caravaca de la Cruz - een dunne laag roodachtige klei, enkele millimeters in, tussen vele meters witte mergel. Onder deze laag bevinden zich de overblijfselen van verschillende dieren die in de zeeën van het Mesozoïcum leefden: de botten van zeedieren, schelpen van ammonieten en de kleinste planktonische wezens - foraminiferen en coccolithoforen, waaruit kalkhoudend slib werd gevormd, dat uiteindelijk veranderde in kalkhoudende rotsen - mergel. Hier worden ook versteende schelpen van kleine kreeftachtigen aangetroffen, die kleideeltjes opslokten,Ze werden tot brokken - pellets - geperst en in zo'n 'zwaardere' vorm naar de bodem gestuurd, waardoor een massa sedimentair materiaal ontstond. En "plotseling" verdwenen al deze dieren, en daarom stopte de vorming van kalkhoudende sedimenten volledig, terwijl de snelheid van accumulatie van kleideeltjes honderden keren daalde - dit blijkt uit de geringe dikte van de grenslaag. Duizenden jaren lang bleef de zee bijna onbewoond, daarna eiste het leven zijn tol, en de geologische kroniek registreerde het herstel, dat begon met de ongebreidelde reproductie van enkele en kleine overlevende soorten foraminiferen. De schelpen van hun nakomelingen vormden nieuwe lagen witte mergel.de snelheid van accumulatie van kleideeltjes daalde honderden keren - dit blijkt uit de geringe dikte van de grenslaag. Duizenden jaren lang bleef de zee bijna onbewoond, daarna eiste het leven zijn tol, en de geologische kroniek registreerde het herstel, dat begon met de ongebreidelde reproductie van enkele en kleine overlevende soorten foraminiferen. De schelpen van hun nakomelingen vormden nieuwe lagen witte mergel.de snelheid van accumulatie van kleideeltjes daalde honderden keren - dit blijkt uit de geringe dikte van de grenslaag. Duizenden jaren lang bleef de zee bijna onbewoond, daarna eiste het leven zijn tol, en de geologische kroniek registreerde het herstel, dat begon met de ongebreidelde reproductie van enkele en kleine overlevende soorten foraminiferen. De schelpen van hun nakomelingen vormden nieuwe lagen witte mergel.
WEST-EUROPA, 5,33 MILJOEN JAAR GELEDEN
Terwijl in Oost-Afrika de voorouders van de Australopithecus de savanne beheersten, beleefde de Middellandse Zee een ernstige ecologische crisis. De groeiende bergketens blokkeerden de verbinding met de Indische en Atlantische Oceaan, door gebrek aan water droogde de zee geleidelijk op. Een enorm bassin met een diepte van soms wel 5 kilometer bleef honderdduizenden jaren nagenoeg waterloos. De crisis eindigde met een plotselinge doorbraak van Atlantische wateren door de Straat van Gibraltar. In dit geval kunnen drie factoren tegelijkertijd een sleutelrol spelen: de stijging van het niveau van de Wereldoceaan, tektonische processen en erosie van de wanden van het bekken. Zeewater stortte zich in de depressie en vormde de grootste waterval die we vandaag kennen. De opdrogende en catastrofale vulling van de Middellandse Zee wordt opgevangen in de vele kilometers zout en gips, in talloze grotten,begraven rivierkloven en de trapbodem van de Straat van Gibraltar.
Figuur: OLGA OREKHOVA-SOKOLOVA
Men kan alleen maar raden wat er in deze millennia op het land is gebeurd, omdat er geen duidelijke grens is te vinden in de zeelagen in de terrestrische sedimenten. Het is precies vastgesteld dat de gastheren van het land - verschillende en talrijke dinosauriërs en pterosauriërs - deze grens niet hebben overleefd.
Welke gebeurtenissen vonden 65 miljoen jaar geleden plaats die de geologische tijdperken van elkaar scheidden en dergelijke wereldwijde veranderingen veroorzaakten? Op zoek naar een antwoord op deze vraag, wendden wetenschappers zich tot kosmische factoren. In het midden van de 20e eeuw ontdekten astrofysici het fenomeen van de geboorte van supernovae, geassocieerd met enorme uitbarstingen van energie, en paleontologen gingen ervan uit dat deze plotseling vrijkomende energie, die de aarde bereikte, zijn magnetosfeer zou kunnen afscheuren, die de planeet beschermde tegen harde straling, en daardoor zijn bewoners tot dood. Het was echter niet mogelijk om deze hypothese te onderbouwen door het geologische record te bestuderen.
Bovendien werd al snel een ander idee van een ruimteramp geboren, dat snel populair werd. De Amerikaanse geofysicus Walter Alvarez ontdekte in de buurt van de Italiaanse stad Gubbio in een dunne laag klei, die de grens markeerde van het Mesozoïcum en het Cenozoïcum, een ongewoon hoog gehalte aan iridium, honderden keren hoger dan de gemiddelde concentratie ervan in gewone rotsen. Walter's vader, atoomfysicus Luis Alvarez, hielp bij het vinden van een verklaring voor dit fenomeen. Het bleek dat de fragmenten van meteorieten die op de aarde vielen ook veel iridium en andere metalen uit de platinagroep bevatten. Dit betekent dat deze elementen als gevolg van de inslag van een ruimtelichaam in de kleilaag kunnen komen. De Alvareses raakten geïnteresseerd in het samenvallen van de tijd van de veronderstelde val van de meteoriet en de dood van de dinosauriërs en brachten deze twee gebeurtenissen in verband met een enkele hypothese van een 'asteroïdewinter' naar analogie met een 'nucleaire winter':als een asteroïde met een doorsnede van meer dan 10 kilometer met een snelheid van 20 kilometer per seconde op de aarde botste, kwam er een monsterlijke hoeveelheid energie vrij, 10.000 keer meer dan alle huidige nucleaire reserves van aardbewoners. Een deel van de Mesozoïsche inwoners stierf onmiddellijk door schokken en hittegolven, de rest stierf weg door de gevolgen van de val - het stof dat in de atmosfeer vloog, weerkaatste de zonnestralen. Koude breuk begon en de vegetatie, achtergelaten zonder licht en warmte, begon te sterven. Dit werd gevolgd door het massaal uitsterven van voedselarme dieren.de rest stierf weg door de gevolgen van de val - het stof dat in de atmosfeer vloog, weerkaatste de zonnestralen. Koude breuk begon en de vegetatie, achtergelaten zonder licht en warmte, begon te sterven. Dit werd gevolgd door het massaal uitsterven van dieren zonder voedsel.de rest stierf weg door de gevolgen van de val - het stof dat in de atmosfeer vloog, weerkaatste de zonnestralen. Koude breuk begon en de vegetatie, achtergelaten zonder licht en warmte, begon te sterven. Dit werd gevolgd door het massaal uitsterven van dieren zonder voedsel.
Na het verschijnen van een kleine notitie van Alvaresov in 1980 in het tijdschrift Science, is het aantal wetenschappelijke artikelen over wereldwijde catastrofes honderden keren toegenomen. Allereerst waren ze op zoek naar bewijs van de juistheid van natuurkundigen die de belangen van de paleontologie aanraakten. En ze vonden veel: in bijna alle secties, waar de grenslaag 65 miljoen jaar oud vrij goed uitgesproken is, werd een iridium-anomalie opgemerkt, evenals kwartskristallen met een schokstructuur - kleine parallelle scheurtjes die verschijnen bij zeer hoge druk, tektieten (afgekoelde druppels van de smelt gevormd tijdens inslag van een grote meteoriet op rotsen), roetlagen. De Chicxulub-krater werd ook ontdekt in Mexico, de tijd van zijn verschijning valt ongeveer samen met deze grens.
Mediterrane overstroming
Georges Cuvier beschouwde overstromingen op zee als de belangrijkste oorzaak van wereldwijde uitstervingen, maar deze hypothese werd niet bevestigd door moderne geologen. Om het hele land, met uitzondering van hoge bergen, onder water te zetten en de meeste aardbewoners te vernietigen, zijn ten minste twee voorwaarden nodig: een toename van het niveau van de Wereldoceaan met honderden meters en de vergankelijkheid van de gebeurtenis. Tegenwoordig, wanneer de gemiddelde hoogte van de continenten boven zeeniveau 670 meter is, zou het volume van de Wereldoceaan bijna verdubbelen. Een dergelijke gebeurtenis heeft zich in de geschiedenis van de aarde nog nooit voorgedaan en is, vanwege het gebrek aan dergelijke reserves van vrij water, in de toekomst nauwelijks mogelijk. Twee belangrijke verschijnselen reguleren het niveau van de wereldoceaan - veranderingen in het gebied van continentale gletsjers en mid-oceanische ruggen (hoge bergketens in de centrale delen van alle oceanen). Uitgestrekte gletsjershet absorberen van enorme watermassa's en de compressie van de mid-oceanische ruggen leiden ertoe dat de oceanen en zeeën zich terugtrekken, waardoor grote delen van de plank leeglopen. Omgekeerde processen - het smelten van gletsjers en de groei van een netwerk van onderzeese bergen die watermassa's uit de oceaankom duwen, dragen bij aan de stijging van het niveau van de Wereldoceaan. Het samenvallen van deze twee factoren kan een zeer aanzienlijke stijging van de zee veroorzaken, zoals gebeurde in het midden van het Krijt, ongeveer 90 miljoen jaar geleden. Volgens de laatste schattingen steeg het niveau van de Wereldoceaan met 250 meter, waardoor grote stukken land onder water kwamen te staan. Om deze toename echter te beschouwen als een catastrofale overstroming wordt belemmerd door de lange duur van de gebeurtenis - miljoenen jaren, zo lang duurt de groei van onderwaterbergketens. De oceaan komt langzaam, met een millimeter per jaar teruggewonnen van het land. De dierenwereld weet zich aan dit tempo aan te passen,en er is geen snelle massa-extinctie.
De zeebodem van het Krijt voordat het 65 miljoen jaar geleden leeg was. Aan de linkerkant - schelpen van weekdieren, "dinosauriërs van de zeeën", zo genoemd vanwege hun grote omvang en gelijktijdige uitsterven. Het diorama is gemaakt van authentieke paleontologische objecten door Santiago Lafargue.
Foto: ANDREY ZHURAVLEV
Lokale overstromingen, dat wil zeggen snelle overstromingen van het land, hebben zich in het verleden verschillende keren voorgedaan, maar in een zeer beperkte ruimte - ze bedekten nooit de hele planeet en veroorzaakten niet veel schade aan de bewoners van het land. De grootste, betrouwbaar bevestigde overstroming vond slechts 6 miljoen jaar geleden plaats in de Middellandse Zee. Tegen die tijd, als gevolg van isolatie van de Indische en Atlantische Oceaan, droogde de Middellandse Zee op en veranderde in een enorm bekken, op plaatsen bijna 5 kilometer diep ten opzichte van het niveau van de Wereldoceaan. De bodem werd geleidelijk gevuld met een drie kilometer lange laag gips en zout, gevormd tijdens de verdamping van zeewater, en in de warme pekel van ondiepe meren die op sommige plaatsen bewaard zijn gebleven, konden alleen speciale bacteriën, haloarchaea, overleven. Deze fase in de geschiedenis van de regio wordt de Messina-crisis genoemd - naar de naam van de provincie op Sicilië, waar sinds de oudheid zout werd gewonnen. Geologen hebben zeer nauwkeurig de tijd vastgesteld waarop de Messijnse crisis ten einde kwam - dit gebeurde 5,33 miljoen jaar geleden, toen de wateren van de Atlantische Oceaan langs tektonische scheuren door de westelijke kant van het bekken begonnen te dringen. Op een gegeven moment sneed het water door een vrij breed kanaal in de rotsen - de huidige Straat van Gibraltar - en gutste het als een waterval in een droog, zout laagland. Het vullen van de Middellandse Zee vond zeer snel plaats - slechts 15.000-20.000 jaar, waarin gewone mariene gemeenschappen zich erin vestigden. De hypothese van een catastrofaal snelle overstroming in het Middellandse-Zeebekken was een van de eerste die werd uitgedrukt door de Sovjetgeoloog Ivan Chumakov,die in de jaren zeventig aan de bouw van de Aswandam in Egypte werkte en volgens boorgegevens een oude Nijlbodem ontdekte, gevuld met mariene sedimenten. De overstroming van Messina heeft het klimaat in de regio aanzienlijk beïnvloed, maar heeft niet geleid tot significante veranderingen in de biosfeer.
In neocatastrofisme - dit is de naam van de bijgewerkte Cuvier-theorie - zijn er veel aannames die nog geen feitelijk bewijs hebben. Als het bestaan van tijdperken van krachtig vulkanisme buiten twijfel staat, omdat ze ondubbelzinnige sporen hebben achtergelaten in de aardkorst, dan is het niet eenvoudig om de val van de asteroïde en vooral de exacte tijd van deze val te bewijzen. Bovendien is het in beide gevallen buitengewoon moeilijk vast te stellen hoe de gevolgen van de ramp precies hebben geleid tot het uitsterven van de soort. Er is nog steeds geen verklaring voor het feit dat sommige grote rampen (bijvoorbeeld basaltuitstortingen in Zuid-Amerika en Afrika 130 miljoen jaar geleden) niet hebben geleid tot de massale dood van levende organismen. Niet voor alle grote uitstervingen in de geschiedenis van de aarde (er zijn er zes) was het mogelijk om catastrofale oorzaken te vinden - vulkanisch, kosmisch of een andere. Door het ontbreken van feiten is het nog moeilijk te beoordelenhoe sterk de impact van catastrofes op de evolutie van het leven is, maar wetenschappers, zelfs degenen die neocatastrofisme steunen, zijn het over één ding eens: en de meest destructieve ramp uit de oudheid kon het aardse leven niet volledig vernietigen. Er was altijd wel iemand die nieuwe bewoners van de planeet deed ontstaan.
Andrey Zhuravlev
