MASOWE WYMIERANIE: PRZYCZYNY I NAJWAŻNIEJSZE - BIOLOGIA - 2025

Masowe wymierania to wydarzenia charakteryzujące się zanikiem dużej liczby gatunków biologicznych w krótkim czasie. Ten typ wymierania jest zwykle nieuleczalny, to znaczy gatunek i jego krewni znikają bez pozostawiania potomstwa.

Wymierania masowe różnią się od innych wymieraniem nagłym i eliminacją dużej liczby gatunków i osobników. Innymi słowy, tempo, w jakim gatunki giną podczas tych wydarzeń jest bardzo wysokie, a jego efekt docenia się w stosunkowo krótkim czasie.

Rysunek 1. Hipoteza śmierci dinozaurów w wyniku działania toksycznych gazów w schodach Dekanu. Masowe erupcje miały miejsce w południowo-środkowych Indiach, w jednej z największych formacji wulkanicznych na ziemi. Źródło: nsf.gov

W kontekście epok geologicznych (trwających dziesiątki lub setki milionów lat) „krótki okres” może oznaczać kilka lat (a nawet dni) lub okresy setek miliardów lat.

Masowe wymieranie może mieć wiele przyczyn i konsekwencji. Przyczyny fizyczne i klimatyczne często wywołują kaskady skutków w sieciach pokarmowych lub bezpośrednio na niektóre gatunki. Efekty mogą być „natychmiastowe”, jak te, które pojawiają się po uderzeniu meteorytu w Ziemię.

Przyczyny masowego wymierania

Przyczyny masowego wymierania można podzielić na dwa główne typy: biologiczne i środowiskowe.

Biologiczny

Są to między innymi: rywalizacja między gatunkami o zasoby dostępne dla ich przetrwania, drapieżnictwo, epidemie. Biologiczne przyczyny masowego wymierania mają bezpośredni wpływ na grupę gatunków lub cały łańcuch troficzny.

Środowiskowy

Wśród tych przyczyn można wymienić: wzrost lub spadek poziomu morza, zlodowacenia, wzmożony wulkanizm, skutki pobliskich gwiazd na Ziemi, skutki komet, uderzenia asteroid, zmiany orbity Ziemi lub pola magnetycznego, globalne ocieplenie lub ochłodzenie, między innymi.

Wszystkie te przyczyny lub ich kombinacja mogły w pewnym momencie przyczynić się do masowego wymierania.

Multidyscyplinarne badania masowego wymierania gatunków

Ostateczna przyczyna masowego wymierania jest trudna do ustalenia z absolutną pewnością, ponieważ wiele wydarzeń nie pozostawia szczegółowego zapisu jego początku i rozwoju.

Na przykład moglibyśmy znaleźć zapis kopalny, który świadczy o wystąpieniu ważnego wydarzenia związanego z utratą gatunków. Jednak aby ustalić przyczyny, które go wygenerowały, musimy dokonać korelacji z innymi zmiennymi zarejestrowanymi na planecie.

Ten rodzaj pogłębionych badań wymaga udziału naukowców z różnych dziedzin, m.in. biologii, paleontologii, geologii, geofizyki, chemii, fizyki, astronomii.

Najważniejsze masowe wymierania

Poniższa tabela przedstawia podsumowanie najważniejszych dotychczas badanych masowych wymierzeń, okresów, w których wystąpiły, ich wieku, czasu trwania każdego z nich, szacunkowego odsetka wymarłych gatunków oraz ich możliwych przyczyn.

Ewolucyjne znaczenie masowego wymierania

Zmniejszenie różnorodności biologicznej

Masowe wymierania zmniejszają różnorodność biologiczną, ponieważ znikają całe linie rodowe, a ponadto rezygnuje się z tych, które mogły z nich powstać. Masowe wymieranie można więc porównać do przycinania drzewa życia, podczas którego ścina się całe gałęzie.

Rozwój wcześniej istniejących gatunków i pojawienie się nowych gatunków

Masowe wymieranie może również odgrywać „twórczą” rolę w ewolucji, stymulując rozwój innych wcześniej istniejących gatunków lub gałęzi, dzięki zniknięciu ich głównych konkurentów lub drapieżników. Ponadto może wystąpić pojawienie się nowych gatunków lub gałęzi w drzewie życia.

Nagłe zniknięcie roślin i zwierząt zajmujących określone nisze otwiera szereg możliwości dla ocalałych gatunków. Możemy to zaobserwować po kilku pokoleniach selekcji, ponieważ ocalałe linie i ich potomkowie mogą pełnić role ekologiczne, które wcześniej spełniały wyginięte gatunki.

Czynniki sprzyjające przetrwaniu niektórych gatunków w okresie wymierania niekoniecznie są tymi samymi, które sprzyjają przetrwaniu w czasach wymierania o małej intensywności.

Masowe wymieranie pozwala następnie liniom, które wcześniej były mniejszością, na zróżnicowanie i odgrywanie ważnych ról w nowym scenariuszu po katastrofie.

Ewolucja ssaków

Dobrze znanym przykładem są ssaki, które przez ponad 200 milionów lat stanowiły mniejszość i dopiero po masowym wyginięciu kredy i trzeciorzędu (w którym zniknęły dinozaury) rozwinęły się i zaczęły bawić się. duża rola.

Możemy wtedy stwierdzić, że człowiek nie mógłby się pojawić, gdyby nie nastąpiło masowe wymieranie kredy.

Wpływ KT i masowe wymieranie kredowo-trzeciorzędowe

Hipoteza Álvareza

Luis Álvarez (1968 Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki), wraz z geologiem Walterem Álvarezem (jego synem), Frankiem Azaro i Helen Michel (chemicy nuklearni), zaproponowali w 1980 r. Hipotezę, że masowe wymieranie kredowo-trzeciorzędowe (KT) było produkt uderzenia asteroidy o średnicy 10 ± 4 kilometrów.

Hipoteza ta wynika z analizy tzw. Granicy KT, czyli cienkiej warstwy gliny bogatej w iryd, znajdującej się w skali planetarnej tuż na granicy dzielącej osady odpowiadające okresom kredy i trzeciorzędu (KT).

Iridium

Iryd (Ir) to pierwiastek o liczbie atomowej 77, który znajduje się w grupie 9 układu okresowego. Jest to metal przejściowy, z grupy platynowców.

Jest to jeden z najrzadszych pierwiastków na Ziemi, uważany za metal pochodzenia pozaziemskiego, ponieważ jego stężenie w meteorytach jest często wysokie w porównaniu ze stężeniami na ziemi.

Rysunek 2. KT lub granica kredy i paleogenu, która oznacza koniec epoki. Anky-man, źródło Wikimedia Commons

Limit KT

Naukowcy odkryli znacznie wyższe stężenia irydu w osadach tej warstwy gliny zwanej granicą KT niż w warstwach poprzedzających. We Włoszech stwierdzono 30-krotny wzrost w porównaniu z poprzednimi warstwami; w Danii 160 i Nowej Zelandii 20.

Hipoteza Álvareza sugerowała, że ​​uderzenie asteroidy spowodowało zaciemnienie atmosfery, zahamowanie fotosyntezy i przyspieszenie śmierci dużej części istniejącej flory i fauny.

Jednak w tej hipotezie brakowało najważniejszych dowodów, ponieważ nie mogli zlokalizować miejsca, w którym nastąpiło uderzenie asteroidy.

Do tego czasu nie zgłoszono żadnego krateru o oczekiwanej wielkości, który potwierdzałby, że zdarzenie to faktycznie miało miejsce.

Chicxulub

Pomimo tego, że nie zgłosili tego, geofizycy Antonio Camargo i Glen Penfield (1978) już odkryli krater w wyniku uderzenia, gdy szukali ropy na Jukatanie, pracując dla meksykańskiej państwowej firmy naftowej (PEMEX).

Camargo i Penfield osiągnęły podwodny łuk o szerokości około 180 km, który kontynuował na meksykańskim półwyspie Jukatan, z centrum w mieście Chicxulub.

Rysunek 3. Mapa grawitacyjna pokazująca anomalię na półwyspie Jukatan. Źródło: wygenerowany komputerowo obraz mapy grawitacyjnej krateru Chicxulub w Meksyku (NASA).

Chociaż geolodzy przedstawili swoje odkrycia na konferencji w 1981 roku, brak dostępu do rdzeni wiertniczych powstrzymał ich od tego tematu.

W końcu, w 1990 roku, dziennikarz Carlos Byars skontaktował się z Penfieldem z astrofizykiem Alanem Hildebrandem, który w końcu udostępnił mu rdzenie wiertnicze.

Hildebrand w 1991 roku opublikował wraz z Penfieldem, Camargo i innymi naukowcami odkrycie okrągłego krateru na półwyspie Jukatan w Meksyku, którego rozmiar i kształt ujawniają anomalie pól magnetycznych i grawitacyjnych, jako możliwy krater uderzeniowy, który wystąpił w okresie kredowo-trzeciorzędowym. .

Inne hipotezy

Masowe wymieranie kredowo-trzeciorzędowe (i hipoteza wpływu KT) jest jednym z najlepiej zbadanych. Jednak pomimo dowodów wspierających hipotezę Álvareza, przetrwały inne różne podejścia.

Argumentowano, że dane stratygraficzne i mikropaleontologiczne z Zatoki Meksykańskiej i krateru Chicxulub potwierdzają hipotezę, że uderzenie to poprzedzało granicę KT o kilkaset tysięcy lat, a zatem nie mogło spowodować masowego wymierania. w kredowo-trzeciorzędu.

Sugeruje się, że inne poważne skutki środowiskowe mogą być przyczyną masowego wymierania na granicy KT, na przykład erupcji wulkanu na Dekanie w Indiach.

Dekan to duży płaskowyż o powierzchni 800 000 km ^2, który przecina południowo-środkowe terytorium Indii, ze śladami lawy i ogromnym uwolnieniem siarki i dwutlenku węgla, które mogły spowodować masowe wymieranie na granicy KT.

Najnowsze dowody

Peter Schulte wraz z grupą 34 badaczy w 2010 roku opublikował w prestiżowym czasopiśmie Science dokładną ocenę dwóch poprzednich hipotez.

Schulte i wsp. Przeanalizowali syntezę najnowszych danych stratygraficznych, mikropaleontologicznych, petrologicznych i geochemicznych. Ponadto ocenili oba mechanizmy wymierania na podstawie przewidywanych zakłóceń środowiskowych oraz rozmieszczenia życia na Ziemi przed i po limicie KT.

Doszli do wniosku, że uderzenie Chicxulub spowodowało masowe wyginięcie granicy KT, ze względu na fakt, że istnieje czasowa zgodność między warstwą wyrzutową a początkiem wymierania.

Ponadto wzorce ekologiczne w zapisie kopalnym i modelowane zaburzenia środowiskowe (takie jak ciemność i ochłodzenie) potwierdzają te wnioski.

Bibliografia

1. Álvarez, LW, Álvarez, W., Asaro, F. i Michel, HV (1980). Pozaziemska przyczyna wymierania kredowo-trzeciorzędowego. Science, 208 (4448), 1095-1108. doi: 10.1126 / science.208.4448.1095
2. Hildebrand, AR, Pilkington, M., Connors, M., Ortiz-Aleman, C., & Chavez, RE (1995). Rozmiar i struktura krateru Chicxulub ujawniona przez poziome gradienty grawitacji i cenoty. Naturę, 376 (6539), 415-417. doi: 10.1038 / 376415a0
3. Renne, PR, Deino, AL, Hilgen, FJ, Kuiper, KF, Mark, DF, Mitchell, WS,… Smit, J. (2013). Skale czasowe zdarzeń krytycznych na granicy kredy i paleogenu. Science, 339 (6120), 684-687. doi: 10.1126 / science.1230492
4. Schulte, P., Alegret, L., Arenillas, I., Arz, JA, Barton, PJ, Bown, PR,… Willumsen, PS (2010). Uderzenie asteroidy Chicxulub i masowe wymieranie na granicy kredy i paleogenu. Science, 327 (5970), 1214-1218. doi: 10.1126 / science.1177265
5. Pope, KO, Ocampo, AC & Duller, CE (1993) Surficial geology of the Chicxulub impact crater, Yucatan, Mexico. Earth Moon Planets 63, 93–104.
6. Hildebrand, A., Penfield, G., Kring, D., Pilkington, M., Camargo, A., Jacobsen, S. and Boynton, W. (1991). Krater Chicxulub: możliwy krater uderzeniowy na granicy kredy / trzeciorzędu na półwyspie Jukatan w Meksyku. Geologia. 19 (9): 861-867.