Представьте Землю, где почти вся жизнь живет в море. На суше еще нет привычных лесов и зверей, а океан кишит странными существами: трилобитами, кораллами, морскими лилиями. И вдруг, по меркам геологии, за короткое время исчезает огромная доля видов. Не локально, не в одном заливе, а почти везде.
Событие около 444 миллионов лет назад называют позднеордовикским вымиранием. По разным оценкам, оно унесло примерно 85% морских видов и прошло не одним ударом, а двумя волнами. И главный парадокс в том, что виновником мог стать холод.
Мир до катастрофы: рай на мелководье
В ордовике уровень моря был высоким. Большие площади материков были залиты мелководными морями. Именно такие шельфы дают максимум разнообразия: много света, пищи, укрытий, теплая вода. На этих площадках процветали брахиоподы, мшанки, трилобиты, кораллы и масса мелких организмов, которые строили пищевые цепочки. Поэтому опасность была не в том, что океан «исчезнет». Опасность была в том, что исчезнет его мелководная, теплая, удобная часть, где жила львиная доля биоразнообразия.
Две волны, а не один день
Когда мы слышим слово «вымирание», в голове вспыхивает картинка внезапной катастрофы. Но позднеордовикское событие похоже на жесткий кризис, который разворачивался волнами. Первая волна связана с резким похолоданием и падением уровня моря. Вторая — с кислородным голоданием в океане и токсичными условиями в придонных слоях.
Это важно, потому что разные волны «убивают» разными способами. Первая бьет по месту обитания. Вторая бьет по самой возможности дышать.
Первый удар: Земля резко охладела
В какой-то момент климат начал уходить в холод. На южном материке Гондвана появились ледники. Когда лед растет, вода уходит из океана в ледяные щиты, а уровень моря падает.
И тут включается эффект домино. Мелководья мелеют и осушаются, шельфы распадаются на отдельные «лужи» и бухты, привычные зоны с теплой водой сжимаются. Виды, которые жили в узком диапазоне температур и солености, теряют «дом» первыми. Многие не умеют быстро мигрировать, а значит, просто заканчиваются.
Отдельная неприятность в том, что значительная часть ордовикских морей была в тропиках. Похолодание сжимает тропическую зону, и «теплолюбивым» буквально некуда отступать.
Второй удар: океан начал задыхаться
Казалось бы, после похолодания жизнь должна привыкнуть и заново расселиться. Но затем приходит второй удар, который хуже тем, что его не видно глазом: кислорода в воде становится меньше, а местами появляются зоны с сероводородом. Такой океан становится токсичным для множества животных.
Почему так бывает? При смене климата меняется циркуляция воды. Слои океана перемешиваются иначе, где-то вода «застаивается». Органика разлагается, кислород уходит, а без кислорода начинают работать другие химические процессы. В результате придонные зоны могут становиться мертвыми для большинства обитателей.
Есть данные, что именно расширение аноксии хорошо объясняет вторую волну вымирания. То есть экосистема получила удар по среде обитания, а затем по самому «воздуху» в воде.
Как ученые это вообще понимают
У древних катастроф нет видеозаписи, но есть химический и геологический след. О похолодании говорят ледниковые отложения и характерные изменения в морских породах. Об аноксии судят по химическим маркерам в карбонатах и по «подписям» элементов, которые ведут себя по-разному при наличии или отсутствии кислорода. Например, исследования по изотопам урана в морских карбонатах показывают периоды резкого ухудшения кислородного режима в океане вблизи границы ордовика и силура.
Еще один важный момент: вымирание было глобальным, но не одинаковым везде. Где-то ударила регрессия моря, где-то сильнее сыграла аноксия. Поэтому споры о механизме не про то, было ли похолодание или аноксия, а про то, что именно оказалось решающим и как это шло по времени.
И еще вопрос, который обычно возникает: откуда берется цифра 444 миллиона лет? Возраст слоев считают по сочетанию методов: по «индексным» окаменелостям, которые быстро меняются во времени, и по радиометрическим датировкам вулканических прослоек там, где они есть. Так собирают временную шкалу и привязывают к ней пики вымирания.
Почему холод вообще мог начаться
Честный ответ: одной кнопки нет. Но есть процессы, которые могли сложиться в одну сторону.
Один из главных кандидатов — падение концентрации CO2. Если углекислого газа становится меньше, парниковый эффект слабеет, и Земля остывает. CO2 может уходить из воздуха через выветривание горных пород, когда углерод связывается в минералах и осадках. Плюс, в конце ордовика усиливалось развитие ранней наземной растительности и микрофлоры, что тоже влияло на углеродный цикл. Есть и работы, которые рассматривают вклад вулканизма и аэрозолей, а также цепочки обратных связей, где охлаждение само усиливает себя через рост льда и увеличение отражения солнечного света.
Для нас важен общий вывод: климат может резко смещаться, если несколько механизмов одновременно толкают систему в одну сторону.
Кто выжил и что стало дальше
Почти все потери пришлись на морских обитателей: тогда суша еще не была главным «театром жизни». Сильно пострадали группы, завязанные на мелководье и стабильные условия. Но океан не опустел. Те, кто пережил холод и бедный кислород, получили шанс занять освободившиеся ниши.
После кризиса началось восстановление, уже в силурийское время. Оно заняло не «одно лето», а долгие интервалы, потому что надо было заново собрать экосистемы: от микроскопических производителей до крупных фильтраторов и хищников.
Почему ударил именно океан
В ордовике почти все сложные экосистемы были морскими. На суше жизнь только осваивала берега, поэтому «массовое вымирание» тогда автоматически означает «массовое морское вымирание». И именно морские сообщества оказались зависимы от двух вещей: стабильного мелководья и нормальной циркуляции воды.
Когда уровень моря падает, исчезают огромные площади шельфа. Когда затем океан теряет кислород, даже оставшиеся зоны превращаются в ловушки. Поэтому по масштабам потерь событие оказалось одним из самых крупных в истории: исчезла примерно половина морских родов и до 85% морских видов.
Позднеордовикское вымирание ценно тем, что показывает: катастрофа может прийти не только от огня, но и от льда. И что океану достаточно потерять мелководья и кислород, чтобы половина привычной жизни исчезла.
Это древняя история, но она очень наглядно показывает, насколько хрупким бывает океан.