Історія Землі
Загальні еволюційні тенденції продовжуються. Палеозой закінчується найдраматичнішим вимиранням в історії земного життя, коли Земля була майже стерилізована. Сильний удар, нанесений таким чином організмам, відкриє шлях до нового планетарного панування - динозаврів - протягом усієї мезозойської ери.
Карбон (віком 359 - 299 мільйонів років)
Життя вже добре налагодилося на суші. Серед видів хребетних домінують земноводні, з яких розвинеться гілка, яка народить плазунів - перших хребетних, які більше не залежатимуть від водного середовища. Членистоногі широко поширені і великі. Формується новий суперконтинент. Але характеристикою, від якої походить назва епохи, є величезний простор лісів, який через мільйони років дасть величезні поклади вугілля, що експлуатуються сьогодні людством.
Географія та клімат. Два великі континенти, сформовані вже в попередні епохи, Гондвана та Єврамерія (Лаурусія), приєднуються і утворюють суперконтинент Пангея, який охоплює майже всю землю. Це зіткнення викликає інтенсивне формування гірських хребтів.
Пангея має приблизну форму "людини-зграї", в роті якої знаходиться океан Тетіда. Величезний океан, що оточує суперконтинент і охоплює решту планети, - це та сама Панталасса.
Холодний клімат пізнього девону закінчився, і настає новий парниковий ефект. Рівень води підвищується, завдяки чому мілкі моря охоплюють великі континентальні території. У першій частині карбону клімат не тільки теплий, але він настільки стійкий, що сезонів практично немає, різниці настільки малі, що рослини не реєструють річних кіл.
Ситуація триває до утворення Пангеї; зіткнення материків залишає менше місця для морів, а рух Гондвани на південь призводить до утворення льодовиків, що призводить до подальшого зниження рівня океану.
Температури стабільно падають у другій половині карбону до настання льодовикового періоду. Ці зміни призводять до дроблення, а потім і зникнення дуже великих площ лісів; це основа формування вугільних родовищ.
Утворення вугілля. Чому карбон був таким сприятливим для покладів вугілля порівняно з будь-якою іншою епохою? Перш за все, площа, покрита лісами, була величезною, а форми життя, що споживають рослини, були небагато. Рослини гинуть набагато швидше, ніж розкладаються та накопичуються. У міру втручання кліматичних змін все це посилилось.
По-друге, також сприяв склад рослин того часу. Шкаралупа їх була набагато товщі; відсоток кори - деревини становив 8 до 1, в деяких випадках 20 до 1 - тепер нижче від 1 до 4. Кора також відігравала важливу допоміжну роль, але містила високий відсоток лігніну. Лігнін - це органічний полімер, який все ще міститься в рослинах, але целюлоза має перевагу. Речовина нерозчинна і важко перетравлюється, накопичуючись і довго утримуючись у ґрунті, зберігаючи інші речовини.
Життя. Водне життя цвіте в теплих морях у першій частині карбону; багато молюсків, членистоногих, коралів, брахіопод та голкошкірих (особливо криноїдів). Поширені форамініфери (морські амеби). Амонію та інших головоногих молюсків багато, вони легко полюють на менш рухливі організми, які є скрізь. Кісткова риба широко поширена, а акули дуже поширені; останні багато урізноманітнюють, навіть у прісній воді. Натомість трилобіти занепадають, набагато рідше, ніж у попередні епохи, а риби, покриті важкою бронею, повністю зникають, значно швидше залишаючи місце для нових зразків. Дельти розширюються, утворюючи середовище, сприятливе для розвитку прісноводних організмів.
Стетакантус, вид акули
кредит: Wikimedia Commons
рослини Найбільш відомими та збереженими є карбони завдяки величезним на той час покладам вугілля. Папороті, мохи, східчасті дерева та перші хвойні рослини були одними з найпоширеніших. М’язами того часу були справжні дерева висотою до 30 метрів; Це правда, що вони пов’язані із крихітними м’язами сучасності, але вони не є їхніми предками. Папороті також мали зразки, подібні до сучасних, але були й дерева, що належали до цієї родини.
Гриби знаходять підходяще середовище для розмноження як на суші, так і у воді. Всі сучасні класи грибів були вже в кінці карбону.
Велика кількість рослин сприяє розмноженню наземних організмів. Безхребетні представлені павукоподібними (павуками), міріаподами, з’являються літаючі комахи та неводні равлики. Безкрилі комахи також широко поширені. Деякі види цих груп досягають величезних розмірів; сприятливе середовище, вологе і тепле, але особливо високий відсоток кисню буде головними причинами цього унікального розвитку в історії. Розміри членистоногих обмежуються головним чином їх дихальною системою, і в карбоні кисень досяг найвищого коли-небудь досягнутого рівня, 35%, проти 21% сьогодні. Очевидно, це було пов’язано з дуже великою площею поширення лісів того часу, порівняно з все ще помірним розвитком тварин, що споживають кисень.
Таким чином, в карбоні знайдені величезні міріаподи, Arthropleura є найбільшим безхребетним, який коли-небудь жив на суші, довжиною 2,6 метра! Меганевра, схожа на бабку, літаюча комаха, мала розмах крил 75 см, також маючи рекорд, найбільшу літаючу комаху в історії.
меганевра
кредит: Wikimedia Commons
хребетні завоювання землі триває. Карбон - вік широкомасштабного поширення чотириногих. Членистоногих, яких багато в кількості, стає їжею для чотириногих; вони ще не травоїдні; лише пізніше такі види будуть еволюціонувати.
Вивільнення тварин з води та тенденція вугільного клімату з часом ставати дедалі посушливішим збільшили значення плодового яйця для розмноження. Якщо в цьому плані земноводні все ще прив’язані до води, оскільки їх яйця не мають захисту, щоб протистояти наземному середовищу, а запліднення також було водним, існують види, які можуть відкладати свої яйця на суші, які захищені товстими оболонками, а пізніше оболонки.
Ці тварини, здатні відкладати яйця на суші, швидко поділяться на дві великі групи: синапси (які також розвиватимуться у майбутніх ссавців) і діапсиди (до яких належать крокодили, динозаври та птахи, з одного боку, та рептилії, з іншого). з іншого боку). Рептилії переживають великий розвиток у пізньому карбоні.
Обвал вугільних лісів. Кінець Карбону відомий під цією назвою. Причини цієї події різні. Першим буде зниження рівня вуглекислого газу, зменшення якого внесли навіть величезні ліси; зниження призвело до зниження температури, клімат став холоднішим. Утворились льодовики, тому рівень моря впав на 100 метрів.
Через кліматичне похолодання ліси, особливо тропічні, пристосовані до високої вологості та тепла, поступово починають скорочуватися. Залишаються фрагменти суцільних лісів, тоді лише острови дерев.
У насиченій киснем атмосфері можливо, що деякі ліси були спустошені вогнем, будь-який вогонь посилюється порівняно з нині.
Можливо навіть, що серед причин були вулканізм або вплив метеоритів. З тих часів були знайдені сліди таких катаклізмів; вони були не настільки важливі, як окрема причина вимирання, але вони могли внести значний внесок.
До колапсу по всьому Пангеї були знайдені однакові види живих істот; після обвалу кожен збережений лісовий острів розвивається окремо. Земноводні отримують досить сильний удар і багато видів зникають, тоді як плазуни розвиваються, швидко адаптуючись і займаючи вільні ніші.
Знищення лісів згодом призводить до зменшення відсотка кисню в атмосфері. Величезні членистоногі того часу не справляються - вони або різко зменшують свої розміри, або зникають.
Чи можливо, щоб і в наш час стався обвал лісу? Сільське господарство та поселення людей різко скоротили ліси в усьому світі в цьому столітті та в минулому. Зміна клімату внаслідок людської діяльності та вирубки лісів може призвести до такої небажаної події. Наслідками може бути різке зменшення біорізноманіття із зникненням чверті існуючих видів, а також зниження рівня кисню в атмосфері, що може призвести до пошкодження морського життя через океанічну аноксию, до охолодження клімату, що може спричинити інші вимирання. Важко передбачити весь ланцюжок причин і наслідків.
Пермський (299 - 251 мільйон років)
Перм - остання епоха палеозойської ери. Домінує суперконтинент Пангея, він реєструє більш сухий клімат із пустельними районами в континентальних районах і в результаті зникнення великих лісів. Нове сухе середовище сприяє розвитку плазунів на шкоду земноводним. Амніотичні види урізноманітнюються, з’являючись у важливих групах тварин, таких як ссавці, черепахи, лепідозозаври та архозаври. Епоха, як і ера палеозою, закінчується найдраматичнішим вимиранням за всю історію планети.
Географія та клімат. Суперконтинент Пангея завершує своє формування, охоплюючи всю землю. Вперше після утворення Родінії в протерозої об’єднується така велика континентальна маса.
Через розмір Пангеї клімат стає надзвичайно зональним. У суші, де помірний ефект океану не досягає, важливі коливання температури, пори року різко відрізняються. Пустелі стають поширеними, особливо з поступовим потеплінням Пермі. Рівень моря піднімається лише незначно.
Пізньопермська
кредит: Рон Блейкі, НАУ з геології
Життя. морське життя цієї епохи подібна до епохи карбону. Корали, губки, брахіоподи, форамініфери утворюють рифи в теплих районах. Амоній, наутілус, голкошкірі та черевоногі молюски - звичайні хижаки. Кісткові акули та риби заселяють моря.
Сухі кліматичні умови сприяли розмноженню насіннєвих рослин. Так з'являються перші сучасні дерева, хвойні породи. Водолюбні рослини значно зменшені у висоту.
комахи розвиває дві основні групи: геміптероїди (сарана та блохи) та голометаболіти (мухи, оси та молі). Але 90% пермських комах були літаючими жуками - вони мали ряд еволюційних переваг і на той час стали найважливішими рослиноїдними, поряд з примітивними формами сарани та бабок. Зараз з’являються перші комахи, які метаморфозують від стадії личинки до стадії дорослої людини.
хребетні наземний розвиває перші рослиноїдні форми. Така обробка їжі вимагає особливих характеристик: міцні зуби з великою контактною поверхнею, складна травна система, яка переробляє їжу, що важче перетравлюється, і помітний розмір для ковтання великої кількості рослин, оскільки їх харчова цінність низький. Розвиваються терапевти (плазуни, схожі на ссавців). Зараз зустрічаються архозаври - група, яка народить динозаврів у наступну епоху. Летючих хребетних немає.
Пермсько-тріасове вимирання (P-Tr). Це найрешучіше вимирання за всю історію планети, яке ще називають Мертвим морем. Земля майже стерилізована, з них вижило мало видів та екземплярів. 96% морського життя зникає; трилобіти, плакодерми, різні групи коралів, голкошкірі та форамініфери вимирають. Брахіоподи, амонії, акули, кісткові риби, криноїди та інші основні групи втрачають більшість видів. Це єдиний час, коли комахи зазнають великих втрат.
На суші ситуація дещо сприятливіша: 70% наземних видів вимирають. Часткове зникнення синапсів і діапсидів відкриває шлях до панування динозаврів. Ліси папороті створюють місце для голонасінних (насіннєві рослини).
причини Це стихійне лихо багаторазове, і на вимиранні могло бути кілька імпульсів, кожен з яких послаблював вижилі організми. Найбільш прийнятною причиною є вулканізм, що мав місце в той час і утворив Сибірське плоскогір'я, можливо, пов'язаний із серйозним метеорологічним впливом або серією із декількох випадків та раптовим викидом метанового газу з дна океану. Важко визначити, був це один момент чи довгий період, перерваний катаклізмами, чи це була одна основна причина, чи невдале поєднання різних причин; За 250 мільйонів років, що минули з тих пір, доказів збереглося мало.
Температура різко піднялася на 8 градусів Цельсія. Концентрація вуглекислого газу досягає 2000 ppm (в даний час вона становить 388 ppm, 108 ppm вище, ніж до промислової революції). Ультрафіолетове випромінювання стає сильнішим.
Деякі геологічні відкриття виступають за вплив: фулерени, що містять сліди благородних газів позаземного походження, фрагменти метеоритів в Антарктиді, утворення, багаті металами, що утворюються в результаті зіткнення. Але вони без сумніву не стверджують, що такий вплив буде основною причиною вимирання.
вулканізм є улюбленою причиною пермського зникнення. Виверження, розташовані на Сибірському плато, відбулися на площі близько двох третин США, покриваючи лавою 2 000 000 км 2. Побічними ефектами є пилові хмари, які блокують сонячне світло та кислотні дощі, що призводить до зменшення фотосинтезу та розриву харчових ланцюгів. Більше того, не виключено, що великі родовища вугілля (не кажучи вже про те, що Сибір перебував на той час в екваторіальній зоні, де були величезні ліси) загорілися, виділивши в атмосферу 3 трлн. Після короткого похолодання через темряву, коли атмосфера очистилася, почав виникати галопуючий парниковий ефект. Надлишок СО2 також призвів до аноксичного (безкисневого) океану.
Виділення метану закріплені на дні океану метаногенними організмами, може бути ще однією причиною, яка справді витримала б вимирання такої величини, згідно з моделями. Але це скоріше другорядна причина, можливо, слідом за вулканізмом, який спровокував нестабільність осадів, що містять метан. Але якщо цей викид мав глобальні наслідки, реінтеграція метану та його зникнення з атмосфери мали відбутися нереально швидко.
Найбільш ураженими формами життя були морські безхребетні, особливо скелетні види на основі карбонату кальцію. На щастя, на той час берегові екосистеми вже були добре сформовані, інакше життя було б серйозно загрожене. Водні організми зазнали більших втрат, оскільки організми тут набагато чутливіші до зміни рівня вуглекислого газу, який у 28 разів більше розчинний у воді, ніж кисень.
Це єдиний час, коли комахи серйозно постраждали від поганої події. Зникає ціла серія замовлень, що входять до цієї групи. Рослини зазнають впливу з точки зору їх подальшого поширення, а не як вимерлих видів, як безпосередній результат вимирання Пермі. Особливо страждають рослиноїдні тварини, особливо великі.
Після зникнення опортуністичні форми життя виникали і швидко розвивалися. Вільні ніші швидко заповнюються. Але відновлення зруйнованих екосистем або їх заміщення, збільшення біорізноманіття, відновлення харчових ланцюгів займає набагато довший період. Цей період відновлення розпочався лише через 4-6 мільйонів років після вимирання і закінчився через 30 мільйонів років.