Жизнь на Земле, начиная с простых микроорганизмов, которые эволюционировали и диверсифицировались до невероятного разнообразия видов, существующих сегодня, всегда была бурной.
Массовые вымирания происходят, казалось бы, без предупреждения, уничтожая бесчисленное количество видов и позволяя другим занять их место. Но массовые вымирания вызывают не только катастрофы, такие как извержения супервулканов и столкновения с астероидами.
Новые исследования показывают, что примерно во время пяти крупнейших в истории массовых вымираний химический состав Земли «пошатнулся». Оглядываясь назад, можно сказать, что это был тревожный сигнал, предвещающий грядущие перемены.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что климат Земли за последние 539 миллионов лет претерпел пять различных климатических режимов, разделенных резкими переходными периодами быстрых изменений окружающей среды.
Ученые обнаружили, что в эти переходные периоды жизнь на Земле была особенно уязвима для массового вымирания, что дает новое историческое объяснение тому, почему некоторые периоды времени были отмечены столь экстремальной потерей биоразнообразия.
В исследовании описывается показатель общей «уязвимости биосферы», сочетающий в себе темпы возникновения и исчезновения видов с существующим биоразнообразием, который указывает, находится ли Земля в периоде, когда массовые вымирания более вероятны.
Этот показатель биотического стресса «увеличивается при росте темпов вымирания и возникновения новых видов, что также отражает стремление адаптироваться к новым и сложным условиям», — сообщил соавтор исследования Андрей Спиридонов из Вильнюсского университета в Литве. «Она также возрастает при уменьшении разнообразия, отражая, таким образом, сокращение биотических возможностей. Следует отметить, что уязвимость — это совокупный показатель, и уязвимое состояние биосферы не означает, что каждый отдельный вид или даже регион мира находится в состоянии «стресса»».
Если углубиться в математику, то сам индекс уязвимости биосферы представляет собой простую формулу, вычисляемую на основе натурального логарифма общей интенсивности общего оборота – суммарной скорости возникновения и вымирания таксонов относительно стандартизированного существующего разнообразия.
Вкратце, этот метод сравнивает темпы экологических изменений с общим биоразнообразием, чтобы определить, является ли экосистема нестабильной и, следовательно, уязвимой для еще более радикальных изменений.
Проверяя индекс на практике, исследователи обнаружили, что общая уязвимость варьировалась в зависимости от пяти выявленных ими временных периодов, каждый из которых длился от 10 до более чем 100 миллионов лет.
В эти периоды — исследователи назвали их «периодами Хаггиса», потому что некоторые из их графиков напомнили им шотландское блюдо — повышенная уязвимость к вымиранию видов и потере биоразнообразия в значительной степени коррелировала с повышением температуры.
Исследователи обнаружили, что периоды с более высокими температурами, как правило, совпадают с периодами большей фоновой уязвимости биосферы. Однако уязвимость биосферы резко возрастала всякий раз, когда один период заканчивался и начинался другой, а пять крупнейших массовых вымираний также были связаны с пиками уязвимости.
Это не означает, что турбулентность окружающей среды вызывает массовое вымирание, сказал Спиридонов. Например, мы знаем, что в некоторых из этих случаев имело место другое событие, такое как столкновение с крупным астероидом.
Но это показывает, что подобные переходы могут служить предупреждающим знаком о том, что жизнь на Земле временно станет более хрупкой, чем обычно, и более уязвимой для надвигающейся катастрофы.
«Когда система приближается к критическому переходу, — сказал он, — это дает информацию о возможных грядущих масштабных изменениях в будущем, таких как массовое вымирание или даже серия таких вымираний».
Данное исследование предлагает исторический анализ – оно не может предсказать, что произойдет с человечеством или другими видами, которые в настоящее время переживают продолжающийся климатический кризис и период ускоренного вымирания.
«Наше исследование показывает, что нынешняя геологическая эра — кайнозой — исключительно стабильна и обладает низкой уязвимостью», — пояснил он. «Это не означает, что внешнее воздействие геофизических сил или антропогенное влияние не оказали бы существенного влияния на эволюцию биосферы. Это просто означает, что при других фоновых условиях, существовавших в другие геологические эпохи, подобное воздействие имело бы гораздо больший эффект».