Wetenschappers hebben onlangs aangekondigd dat er op aarde een nieuwe massale uitsterving is begonnen: als gevolg van menselijke activiteiten is de snelheid waarmee gewervelde soorten uitsterven het niveau benaderd dat 66 miljoen jaar geleden was toen de dinosauriërs uitstierven. Is de flora en fauna van de aarde echt veranderd als gevolg van rampen? De impact van een meteoriet, opwarming van de aarde, verbrandende branden - in tegenstelling tot wat gewoonlijk wordt gedacht, zijn de wetten van evolutie veel sterker dan universele rampen.
De geschiedenis van onze planeet houdt sporen bij van verschillende grote rampen die de ecologische systemen van die tijd letterlijk opnieuw vormden. Na elke wereldwijde uitsterving verschenen nieuwe klassen van levende wezens op het evolutionaire toneel, en alleen versteende overblijfselen van de vorige bleven over. Wetenschappers van de A. A. Borisyak van de Russische Academie van Wetenschappen lijkt het mechanisme van deze veranderingen te hebben betast. En insecten hielpen hen hierbij - een van de meest succesvolle categorieën dieren, waarvan sommige zelfs in de buurt van het epicentrum van een nucleaire explosie kunnen overleven.
Apocalyps Alpha
De woorden "wereldwijde uitsterving" doen meestal denken aan het uitsterven van dinosauriërs. Maar er was in de geschiedenis van de aarde een ramp van veel grotere schaal, bij specialisten bekend als de "Grote Uitsterving". Op de grens van het Perm en het Trias, 252 miljoen jaar geleden, verdween 96 procent van de mariene en meer dan 70 procent van de landdieren als bij toverslag. Noch ervoor, noch erna heeft op onze planeet zo'n grootschalige verwoesting van de biosfeer plaatsgevonden.
De omstandigheden van die tragedie zijn goed genoeg bestudeerd en zouden gemakkelijk de basis kunnen vormen van een Hollywood-kaskraker. Waarom is er een film? Het lijkt erop dat het de Grote Uitsterving was die de auteur van The Revelation of John the Theologian inspireerde, die in detail de dood van onze eigen beschaving beschreef. Hier zijn slechts enkele van de factoren waarvan de combinatie deze epische catastrofe lijkt te hebben veroorzaakt.
Aan het einde van de Perm-periode, over de uitgestrekte uitgestrekte gebieden van Siberië, vonden magma-uitbarstingen van fantastische volumes naar het aardoppervlak plaats. De bevroren lavavelden, ook wel Siberische vallen genoemd, beslaan in totaal twee miljoen vierkante kilometer - het gebied van Groenland of India. Het volume van de uitgebarsten rotsen wordt vandaag geschat op ongeveer vijf miljoen kubieke kilometer. Natuurlijk verwarmde zo'n massa lava de atmosfeer van de aarde merkbaar en voegde er een behoorlijke hoeveelheid broeikasgassen aan toe, wat leidde tot een nog grotere - opwarming van de aarde -.
Basaltrotsen van het Putorana-plateau gevormd door vallen
Promotie video:
Afbeelding tegoed Flickr xandreani
Rond dezelfde tijd viel een grote asteroïde op het grondgebied van het moderne Antarctica, op Wilkes Land, waarvan de krater (met een diameter van 500 kilometer) nog steeds zichtbaar is. Merk op dat de diameter van de Mexicaanse krater Chicxulub van de meteoriet, die wordt beschouwd als een dinosaurusmoordenaar, slechts 175 kilometer is.
Ten slotte vond er een mysterieuze gebeurtenis plaats in de oceaan, waarbij enorme hoeveelheden methaan vrijkwamen - de belangrijkste component van broeikasgassen. Ofwel dit methaan accumuleerde miljoenen jaren in de onderste waterlagen, ofwel archaea van het geslacht Methanosarcina begon het massaal af te geven, maar de samenstelling van de atmosfeer van de aarde is sterk veranderd.
Het resultaat van al deze problemen is een testversie van de Apocalyps: de lucht was bedekt met een sluier van vulkanisch stof, waarmee het stof van de inslag van de asteroïde werd vermengd. De lucht was heet en droog, en de oceaan veranderde in een zuuroplossing, volkomen ongeschikt voor het leven van de meeste van zijn voormalige bewoners.
Diversiteitscrisis
Er zijn maar weinig levende wezens die in zulke gruwelijke omstandigheden kunnen overleven, geloven veel moderne paleontologen. Daarom stierf de fauna massaal uit, en pas toen de atmosfeer opklaarde en het oceaanwater gewoon zout werd van zuur, begonnen de zeldzame overlevende wezens aan een nieuw stadium van evolutie. Maar het bleek dat dit logische en begrijpelijke schema helaas niets met de werkelijkheid te maken heeft!
De Russische paleontoloog, doctor in de biologische wetenschappen, hoofd van het geleedpotigenlaboratorium van het paleontologische instituut, Alexander Pavlovich Rasnitsyn, bestudeert al vele jaren insecten uit de Perm- en Trias-perioden. En volgens zijn gegevens blijkt dat er echt geen catastrofale Grote Uitsterven hebben plaatsgevonden.
De crisis op de grens van het Perm en het Trias werd zo diep beschouwd dat de beroemde Britse paleontoloog Michael Benton zelfs een boek publiceerde met de titel When Life Almost Died. Een andere wetenschapper, Jack Sepkoski van de Universiteit van Chicago, presenteerde een grafiek in een van zijn werken die laat zien hoe de stijgende dierendiversiteit geleidelijk wordt vervangen door een relatief stabiel aantal soorten en diepe, scherpe dalingen bij uitsterven. En Russische wetenschappers ontdekten dat er een zekere achteruitgang is op de grens van het Perm en Trias, maar lang en niet zo diep als Sepkowski heeft afgebeeld. Deze dip in het Perm en Trias, erg lang, duurde meer dan de helft van de Perm-periode - tientallen miljoenen jaren.
Soortendiversiteit van de drie belangrijkste soorten Phanerozoïsche zeefauna: Cambrium, Paleozoïcum, modern
Grafiek: J. John Sepkoski, Jr. / Bijdragen aan zoölogie
Om de gebeurtenissen in die verre tijd meer in detail te begrijpen, pasten Rasnitsyn en zijn collega's hun eigen methodologie toe. Ze werken op gezinsniveau, omdat insecten niet genoeg bestellingen hebben, maar er zijn te veel geslachten, en het belangrijkste is dat ze van zeer korte duur zijn. Als resultaat werd een curve geconstrueerd op basis van verschillende indicatoren, waarvan de belangrijkste de eerste en laatste vondsten zijn van vertegenwoordigers van specifieke families. Verschijning in het geologische archief en verdwijning ervan werd geïnterpreteerd als voorkomen en uitsterven. Het bleek dat het totale aantal families (dat wil zeggen de feitelijke diversiteit van de fauna) zeer langzaam afneemt gedurende het hele Midden- en Boven-Perm, zonder enige scherpe uitsterving te weerspiegelen. In het Neder-Trias zijn er praktisch geen insecten, maar het probleem isdat in het Midden- en Boven-Trias een zeer belangrijk deel van de Paleozoïsche families weer opduikt. "Dat wil zeggen, over uitsterven - dit is helemaal niet het verhaal", merkt Rasnitsyn op.
En wat absoluut opmerkelijk is: het uitsterven van het late Perm wordt traditioneel geassocieerd met Siberische vallen, met de uitstorting van een enorme hoeveelheid magmatische materie in Siberië. Er wordt beweerd dat het vrijkomen van enorme hoeveelheden gassen, het verbranden van opgehoopte steenkool en turf en andere dramatische gebeurtenissen de planeet in een perfecte gaskamer hebben veranderd. Maar feit is dat de uitstortingen van de Tunguska-lava niet gelijktijdig waren en dat er veel verschillende insecten en planten bekend zijn uit de sedimentaire lagen tussen de vallen (bijvoorbeeld van de Tunguska en Babi Kamen in Kuzbass). Dat wil zeggen, deze lavavelden hebben de biosfeer niet vernietigd - althans de flora en entomofauna.
Dus wat gebeurde er in dit geval met de verscheidenheid aan insecten terwijl de rest van de fauna wereldwijd uitgestorven was?
“De intensiteit van het uitsterven van insecten in het Midden-Boven-Perm, op het hoogtepunt van de Grote Uitsterven, bevriest op hetzelfde niveau. Maar tegelijkertijd wordt het uiterlijk van nieuwe gezinnen sterk verminderd. Het blijkt dat de afname in diversiteit niet het gevolg is van een toename van uitsterven, maar van een afname van de opkomst van nieuwe families, en het is deze parameter die de hele dynamiek van diversiteit bij insecten bepaalt. Dat wil zeggen, uitsterven, dat voornamelijk afhangt van externe factoren - vulkanisme, vallen, asteroïden - bij grote en meest interessante tijdsintervallen blijkt een constante waarde te zijn, en de dynamiek van het uiterlijk varieert, wat grotendeels wordt bepaald door de interne eigenschappen van organismen en de processen die plaatsvinden in de biosfeer. Dit is een heel andere ideologie! roept dr. Rasnitsyn uit.
Alexander Rasnitsyn
Foto: lenta.ru
Studies van insecten uit Perm en Trias tonen dus aan dat het niet nodig is om te praten over een scherpe uitsterving die wordt veroorzaakt door een wereldwijde catastrofe. De langdurige en geleidelijke afname van de diversiteit van Perm-insecten doet meer denken aan de laatste miljoenen jaren van het Krijt, toen het aantal bekende genera van dinosauriërs geleidelijk en onverbiddelijk afnam van honderden aan het begin van het Krijt tot 10-30 aan het einde. De reden voor deze verarming van de diversiteit, althans bij insecten, is evolutionaire stasis, wanneer nieuwe families gewoon ophouden met verschijnen, en de oude blijven leven als voorheen en uitsterven in hetzelfde tempo.
De tragedie van perfectie
Maar hoe kan de evolutie stoppen? Deze vraag zal onvermijdelijk opkomen voor elke lezer die de schoolopleiding biologie beheerst. Het is niet bekend wat Charles Darwin hierover dacht, maar moderne wetenschappers geloven dat dit niet alleen kan, maar in bepaalde gevallen gewoon moet.
“Als we ons uitsluitend beperken tot de genetische benadering van evolutie, binnen het kader van de zeer synthetische theorie die op school wordt aangenomen, dan zouden wezens waarin de genetica intensiever verandert, sneller moeten evolueren dan anderen: zij die zich sneller voortplanten, hebben een grotere populatie en een hogere vruchtbaarheid. Met andere woorden, bacteriën. En de grootste, langzaamste kweekvormen zullen het langzaamst evolueren. Dus in feite evolueren olifanten en walvissen het snelst, en eencellige evolueren het langzaamst. Alles is precies het tegenovergestelde”, zegt Rasnitsyn.
Waarom gebeurt het? Wetenschappers hebben nog geen exact antwoord, maar als er geen twijfel bestaat over de juistheid van genetica, dan rest er maar één ding om aan te nemen: de reserves aan veranderingen bij olifanten en walvissen die door genetica worden geleverd, zijn voldoende om de snelste evolutie te garanderen. Maar bij andere wordt de evolutie op de een of andere manier geremd en gaat niet of gaat niet op volle snelheid. De vraag is wat evolutie tegenhoudt. Rasnitsyn stelde het concept van een adaptief compromis voor op basis van het feit dat als alles in het lichaam gecoördineerd en harmonieus is, het erg moeilijk is om één ding erin te veranderen zonder andere parameters te beïnvloeden volgens de correlatieve regels. En correlatieve veranderingen zullen bijna altijd niet-adaptief en daarom schadelijk zijn.
Perm-insecten
Om de evolutie in een dergelijke situatie te laten voortgaan, is een fijn uitgebalanceerde organisatie van een levend wezen vereist. Een eenvoudige verscherping van de omstandigheden zal leiden tot het uitsterven ervan, en een verzachting zal alleen maar een verhoogde reproductie veroorzaken, een toename van de mortaliteit afhankelijk van de dichtheid en het herstel van het hele systeem op hetzelfde niveau. Blijkbaar is het overwinnen van het adaptieve compromis mogelijk onder een eenzijdige wijziging van de omstandigheden, terwijl in feite slechts enkele van de functies worden onderworpen aan adaptieve controle. Een organisme bevindt zich bijvoorbeeld op een eiland waar geen roofdieren of gevaarlijke parasieten voor zijn, en het hele probleem komt neer op het leren eten van wat er is. Het is overigens algemeen bekend dat op de eilanden vaak snelle evolutie plaatsvindt en dat dieren groteske vormen aannemen. Dus evolutie vindt plaats wanneer dergelijke onevenwichtige omstandigheden zich voordoen,bij het betreden van een nieuwe ecologische niche. Na verloop van tijd zal ze weer een volledig uitgebalanceerd wezen creëren, waarna er weer evolutionaire stasis zal komen. Wat zal er gebeuren als in de fauna al zijn componenten een zeer hoge perfectie bereiken, een krachtig compromis, om zo te zeggen, stagneren in hun perfectie? Dan, wanneer de omstandigheden veranderen, zullen ze gewoon uitsterven - totdat de habitat vrij komt, totdat de omstandigheden zachter worden, de adaptieve controle afneemt en de evolutie gemakkelijker wordt. We zien dit allemaal aan het voorbeeld van Paleozoïsche insecten.verstarren in hun perfectie? Dan, wanneer de omstandigheden veranderen, zullen ze gewoon uitsterven - totdat de habitat vrij komt, totdat de omstandigheden zachter worden, de adaptieve controle afneemt en de evolutie gemakkelijker wordt. We zien dit allemaal aan het voorbeeld van Paleozoïsche insecten.verstarren in hun perfectie? Dan, wanneer de omstandigheden veranderen, zullen ze gewoon uitsterven - totdat de habitat vrij komt, totdat de omstandigheden zachter worden, de adaptieve controle afneemt en de evolutie gemakkelijker wordt. We zien dit allemaal aan het voorbeeld van Paleozoïsche insecten.
“Het uittreksel uit ons onderzoek is dat insecten geen massa-extinctie hebben ondergaan en dat de dynamiek van hun diversiteit wordt bepaald door de dynamiek van de opkomst van nieuwe groepen, en niet door de dynamiek van uitsterven. Op het land was de impact en omvang van de Perm-Trias-catastrofe veel minder dan in de zee, wat absoluut verbazingwekkend is als we bedenken dat de oorzaken van de catastrofe te vinden zijn in atmosferische veranderingen, asteroïde-impact en vulkanisme. En aangezien onze aanpak niet is toegepast op andere groepen dieren, kan ik niet zeggen dat de situatie met insecten specifiek is. De ontwikkeling van insectendiversiteit van het Carboon tot heden lijkt sterk op hoe de totale diversiteit van andere dieren in deze periode veranderde. Daarom is het helemaal niet uitgesloten dat deze trends algemeen blijken te zijn, en het Perm-Trias-uitsterven werd feitelijk veroorzaakt door biologische,en niet door geologische factoren,”vat Rasnitsyn samen.
Dmitry Samarin