Масове вимирання спричинило вулканічне охолодження, а не потепління

Приблизно 201,6 мільйона років тому Земля пережила одне з найкатастрофічніших масових вимирань, в результаті якого було знищено майже 75% усіх видів. Це потрясіння, що ознаменувало перехід від тріасового до юрського періоду, збіглося з потужними виверженнями вулканів, які розірвали на частини суперконтинент Пангея, проклавши шлях до домінування динозаврів.

Що спричинило масове вимирання?

Проте, незважаючи на десятиліття досліджень, точні механізми цього вимирання залишаються невловимими. Найвідоміша теорія стверджувала, що вулканічний вуглекислий газ (CO2) підвищив глобальну температуру, що призвело до екстремального потепління та закислення океану, яке виявилося нежиттєздатним для більшості видів.

Нове дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences, ставить під сумнів це давнє переконання, представляючи докази того, що основним пусковим механізмом було сильне охолодження від вулканічних сульфатів, а не потепління.

Дослідження припускає, що вулканічні зими, спричинені масивними короткочасними виверженнями лави, занурили планету в різке похолодання, миттєво порушивши екосистеми, які давно пристосувалися до більш теплого клімату.

Вулканічне охолодження як основний фактор

Під керівництвом Денніса Кента з Обсерваторії Землі Ламонт-Догерті Колумбійського університету команда проаналізувала дані з Центрально-Атлантичної магматичної провінції (CAMP), вулканічного регіону, який вивергався, коли Пангея розкололася на частини.

На відміну від поступового накопичення CO2, яке б спричинило потепління протягом тисячоліть, вулканічні сульфатні аерозолі мають майже миттєвий охолоджуючий ефект, відбиваючи сонячне світло від Землі.

«Вуглекислий газ і сульфати діють не просто протилежним чином, але й у протилежні часові рамки. Вуглекислому газу потрібно багато часу, щоб накопичитися і нагріти речі, але ефект сульфатів практично миттєвий», — пояснив Кент.

Це нове розуміння поміщає початкові події, що спричинили вимирання, в часові рамки, які «відбувалися протягом життя». Це робить його співвідносним, зазначає Кент, із сучасним розумінням людством швидких кліматичних змін.

Загадковий вплив вивержень

Тріасово-юрське вимирання вже давно пов’язують з виверженнями CAMP, але час та інтенсивність цих вивержень були незрозумілими. У попередньому дослідженні 2013 року Кент і його колеги пов’язали CAMP з цим вимиранням через постійну магнітну полярність у шарах гірських порід, встановивши майже одночасний час вимирання на території сучасної Північної Америки, Європи та Північної Африки.

Однак фактичний розмір і вплив цих вивержень залишаються предметом дискусій, оскільки більшість припускає, що вони відбувалися поступово, протягом тисяч років.

Магнітні докази катастрофічних вивержень

Нинішнє дослідження пропонує більш чітку картину, вивчаючи магнітні частинки в породах з місць в Марокко, затоки Фанді в Новій Шотландії та Ньюаркського басейну в Нью-Джерсі. Завдяки магнітному вирівнюванню частинок, що збереглися в цих лавових відкладеннях, Кент і його команда виявили, що кожне з перших п’яти вивержень відбулося менш ніж за 100 років — занадто короткий проміжок часу для того, щоб магнітний полюс Землі змістився настільки, щоб показати зміну напрямку частинок.

Ці висновки свідчать про те, що виверження насправді були монументальними, концентрованими імпульсами. За словами співавтора дослідження Пола Олсена, палеонтолога з Ламонт-Догерті, невеликі події, розтягнуті на десятки тисяч років, мають набагато менший ефект, ніж той самий загальний обсяг вулканізму, сконцентрований менш ніж за століття.

Ця концентрація, ймовірно, вивільнила величезну кількість сульфатів досить швидко, щоб створити широкомасштабне похолодання, яке спричинило екологічний колапс.

Руйнівні наслідки вулканічного охолодження

Охолоджуючий ефект сульфатних аерозолів, на відміну від CO2, є короткочасним. Сульфати, як правило, випадають з атмосфери протягом декількох років, що призводить до тимчасових, але екстремальних вулканічних зим.

Однак швидкі та інтенсивні імпульси вивержень CAMP спричинили б повторювані суворі холодні періоди, які були б у сотні разів потужнішими, ніж виверження Лакі в Ісландії в 1783 році, що призвело до масових неврожаїв і кліматичних порушень по всій Європі.

У регіонах CAMP температура різко впала, докорінно змінивши екосистеми. У відкладеннях трохи нижче перших лавових потоків CAMP з’являються скам’янілості тварин тріасової епохи, таких як великі напівводні родичі крокодилів, ящірки, що живуть на деревах, і плоскоголові амфібії.

Вище цих шарів лави вони зникають. Дрібні пернаті динозаври та ранні ссавці, які вже були присутні, але в обмеженому розмаїтті, схоже, вижили, можливо, завдяки меншому розміру, здатності зариватися в землю або іншим адаптивним рисам, які допомагали їм виживати в холодніших умовах.

Швидкі зміни клімату: Уроки минулого

Ця переглянута хронологія та розуміння вивержень CAMP не лише змінює наше розуміння тріасово-юрського вимирання, але й підкреслює, як концентровані екологічні потрясіння можуть спричинити швидкі, великомасштабні руйнування.

Автори припускають, що масивний і раптовий викид вулканічних сульфатів призвів до радикальної адаптації, в результаті якої вижили лише окремі стійкі види. Ці висновки резонують сьогодні, коли ми стикаємося з прискоренням кліматичних змін, і підкреслюють потенційно руйнівні наслідки швидких екологічних зрушень.

Дослідження Кента та його команди показує, що вимирання тріасово-юрського періоду могло бути уроком нестабільності навколишнього середовища, коли сильний холод знищив багато видів задовго до того, як тривала спека взяла своє. За словами Олсена, масштаби екологічних наслідків пов’язані з тим, наскільки концентрованими є події. Погляд цього дослідження на минулі масові вимирання пропонує розуміння сучасних екологічних викликів, нагадуючи нам про потужність і непередбачуваність планетарних сил.