Zdarzenie wymierania
Wymieranie (znane również jako masowe wymieranie lub kryzys biotyczny ) to powszechny i szybki spadek różnorodności biologicznej na Ziemi . Takie zdarzenie jest identyfikowane przez gwałtowną zmianę w różnorodności i obfitości organizmów wielokomórkowych . Występuje, gdy tempo wymierania wzrasta w stosunku do tempa wymierania tła i tempa specjacji . Szacunki dotyczące liczby wielkich masowych wymierań w ciągu ostatnich 540 milionów lat wahają się od zaledwie pięciu do ponad dwudziestu. Różnice te wynikają z różnicy zdań co do tego, co stanowi „główne” wymieranie, oraz danych wybranych do pomiaru różnorodności w przeszłości.
Masowe wymierania „wielkiej piątki”.
W przełomowym artykule opublikowanym w 1982 roku Jack Sepkoski i David M. Raup zidentyfikowali pięć określonych interwałów geologicznych z nadmierną utratą różnorodności. Pierwotnie zidentyfikowano je jako odstające od ogólnego trendu zmniejszania się tempa wymierania podczas fanerozoiku, ale ponieważ do gromadzących się danych zastosowano bardziej rygorystyczne testy statystyczne, ustalono, że zwierzęta wielokomórkowe doświadczyły co najmniej pięciu głównych i wielu mniejszych mas wymieranie. „Wielkiej Piątki” nie można tak jasno zdefiniować, ale raczej wydaje się, że reprezentuje największe (lub niektóre z największych) ze stosunkowo gładkiego kontinuum wydarzeń wymierania. Spekuluje się o wcześniejszym (pierwszym) wydarzeniu pod koniec ediakaranu .
- Wymieranie ordowiku i syluru (koniec ordowiku lub O – S): 445–444 mln lat temu , tuż przed przejściem ordowiku do syluru iw jego trakcie. Wystąpiły dwa zdarzenia, które zabiły 27% wszystkich rodzin , 57% wszystkich rodzajów i 85% wszystkich gatunków . Razem są one klasyfikowane przez wielu naukowców jako drugie co do wielkości z pięciu głównych wymierań w historii Ziemi pod względem odsetka wymarłych rodzajów . W maju 2020 roku badania sugerowały, że przyczyną masowego wymierania było globalne ocieplenie , związane z wulkanizmem i anoksją , a nie, jak sądzono wcześniej, ochłodzenie i zlodowacenie . Jest to jednak sprzeczne z licznymi wcześniejszymi badaniami, które wskazywały na globalne ochłodzenie jako główny czynnik napędzający. Ostatnio sugerowano, że osadzanie się popiołu wulkanicznego jest wyzwalaczem redukcji atmosferycznego dwutlenku węgla, prowadzącego do zlodowacenia i niedotlenienia obserwowanego w zapisie geologicznym.
- Wymieranie późnego dewonu : 372–359 mln lat temu , zajmujące znaczną część późnego dewonu aż do przejścia dewonu - karbonu . Późny dewon był okresem dużej utraty różnorodności, skoncentrowanym na dwóch wydarzeniach wymierania. Największym wymieraniem było wydarzenie z Kellwassera ( fran - famen lub FF, 372 mln lat temu), wymarcie pod koniec franu, mniej więcej w połowie późnego dewonu. To wyginięcie unicestwiło rafy koralowe i liczne tropikalne zwierzęta bentosowe (żyjące na dnie morskim), takie jak ryby bezszczękowe, ramienionogi i trylobity . Innym poważnym wymieraniem było wydarzenie Hangenberg (dewon-karbon lub DC, 359 mln lat), które położyło kres całemu dewonowi. To wyginięcie zmiotło z powierzchni ziemi rybę pancerną placodermę i prawie doprowadziło do wyginięcia nowo wyewoluowanych amonoidów . Te dwa blisko siebie wymierające wydarzenia łącznie wyeliminowały około 19% wszystkich rodzin, 50% wszystkich rodzajów i co najmniej 70% wszystkich gatunków. Sepkoski i Raup (1982) początkowo nie uznali okresu wymierania późnego dewonu ( żywotne , franskie i famenskie) za istotny statystycznie. Niezależnie od tego późniejsze badania potwierdziły silne skutki ekologiczne wydarzeń z Kellwasser i Hangenberg.
-
Wymieranie permu i triasu (koniec permu): 252 mln lat temu , na przełomie permu i triasu . Największe wymieranie na Ziemi spowodowało śmierć 57% wszystkich rodzin, 83% wszystkich rodzajów i od 90% do 96% wszystkich gatunków (53% rodzin morskich, 84% rodzajów morskich, około 81% wszystkich gatunków morskich i szacunkowo 70% gatunki lądowe, w tym owady ). Trylobit , cieszący się dużym powodzeniem morski stawonog , wyginął. Dowody dotyczące roślin są mniej jasne, ale po wyginięciu dominowały nowe taksony. „Wielkie Umieranie” miało ogromne znaczenie ewolucyjne: na lądzie zakończyło prymat wczesnych synapsydów . Regeneracja kręgowców trwała 30 milionów lat, ale puste nisze stworzyły archozaurom okazję do dominacji . W morzach odsetek zwierząt siedzących spadł z 67% do 50%. Cały późny perm był trudnym okresem, przynajmniej dla życia morskiego, jeszcze przed wyginięciem granicy P–T. Nowsze badania wykazały, że wymieranie w okresie kapitańskim , które poprzedziło „Wielkie Umieranie”, prawdopodobnie stanowi wydarzenie odrębne od wymierania P – T; jeśli tak, byłby większy niż niektóre wymieranie „Wielkiej Piątki” i być może zasługiwałby na osobne miejsce na tej liście bezpośrednio przed tym.
Trylobity były bardzo udanymi zwierzętami morskimi, dopóki wymarcie permu i triasu nie zniszczyło ich wszystkich. - Wymieranie triasowo-jurajskie (koniec triasu): 201,3 mln lat temu , na przełomie triasu i jury . Około 23% wszystkich rodzin, 48% wszystkich rodzajów (20% rodzin morskich i 55% rodzajów morskich) oraz 70% do 75% wszystkich gatunków wymarło. archozaurów innych niż dinozaury , większość terapsydów i większość dużych płazów została wyeliminowana, pozostawiając dinozaury z niewielką konkurencją na lądzie. Archozaury inne niż dinozaury nadal dominowały w środowiskach wodnych, podczas gdy diapsydy inne niż archozaury nadal dominowały w środowiskach morskich. Linia Temnospondyli dużych płazów przetrwała również do kredy w Australii (np. Koolasuchus ).
-
Zdarzenie wymierania kreda – paleogen ( koniec kredy , wymieranie K – Pg lub dawniej wymieranie K – T ): 66 mln lat temu, w okresie przejściowym kreda ( mastrycht ) - paleogen ( dan ). Wydarzenie to było wcześniej nazywane wymieraniem kredowo-trzeciorzędowym lub K – T lub granicą K – T; jest teraz oficjalnie nazywany wydarzeniem wymierania kredy – paleogenu (lub K – Pg). Około 17% wszystkich rodzin, 50% wszystkich rodzajów i 75% wszystkich gatunków wymarło. W morzach zniknęły wszystkie amonity , plezjozaury i mozazaury , a odsetek zwierząt siedzących (niemogących się poruszać) zmniejszył się do około 33%. W tym czasie wyginęły wszystkie nieptasie dinozaury . Zdarzenie graniczne było poważne ze znaczną zmiennością tempa wymierania między różnymi kladami i między nimi . Ssaki i ptaki , pierwsze wywodzące się od synapsydów, a drugie od dinozaurów teropodów , wyłoniły się jako dominujące zwierzęta lądowe.
Badlands w pobliżu Drumheller w Albercie , gdzie erozja odsłoniła granicę między kredą a paleogenem .
Pomimo spopularyzowania tych pięciu wydarzeń, nie ma wyraźnej linii oddzielającej je od innych wydarzeń związanych z wymieraniem; stosowanie różnych metod obliczania wpływu wymierania może prowadzić do innych wydarzeń, które znajdą się w pierwszej piątce.
Starsze zapisy kopalne są trudniejsze do interpretacji. To dlatego, że:
- Starsze skamieliny są trudniejsze do znalezienia, ponieważ są zwykle zakopane na znacznej głębokości.
- Datowanie starszych skamielin jest trudniejsze.
- Produktywne złoża skamielin są badane częściej niż nieproduktywne, dlatego niektóre okresy pozostają niezbadane.
- Prehistoryczne wydarzenia środowiskowe mogą zakłócić proces osadzania .
- Zachowanie skamieniałości różni się na lądzie, ale skamieniałości morskie są zwykle lepiej zachowane niż ich poszukiwane odpowiedniki na lądzie.
Sugerowano, że widoczne różnice w różnorodności biologicznej mórz mogą w rzeczywistości być artefaktem, a szacunki liczebności są bezpośrednio związane z ilością skał dostępnych do pobierania próbek z różnych okresów. Jednak analiza statystyczna pokazuje, że może to stanowić tylko 50% obserwowanego wzorca, [ potrzebne źródło ] , a inne dowody, takie jak skoki grzybów (geologicznie szybki wzrost obfitości grzybów ), dają pewność, że większość powszechnie akceptowanych przypadków wymierania jest prawdziwa. Kwantyfikacja odsłonięcia skał w Europie Zachodniej wskazuje, że wiele pomniejszych zdarzeń, dla których poszukiwano wyjaśnienia biologicznego, najłatwiej wytłumaczyć błędem próbkowania .
Szóste masowe wymieranie
Badania zakończone po przełomowym artykule z 1982 r. (Sepkoski i Raup) wykazały, że w wyniku działalności człowieka trwa szóste masowe wymieranie:
6. wymieranie holocenu . Wymieranie miało miejsce ponad 1000 razy szybciej niż tempo wymierania tła od 1900 roku, a tempo to rośnie. Masowe wymieranie jest wynikiem działalności człowieka , napędzanej wzrostem populacji i nadmierną konsumpcją zasobów naturalnych Ziemi. Globalna ocena różnorodności biologicznej przeprowadzona w 2019 r. przez IPBES stwierdza, że spośród około 8 milionów gatunków, 1 milion gatunków roślin i zwierząt jest obecnie zagrożonych wyginięciem. Pod koniec 2021 roku WWF Niemcy zasugerował, że ponad milion gatunków może wyginąć w ciągu dekady w „największym masowym wymieraniu od końca ery dinozaurów”.
Wymierania według ciężkości
Zdarzenia wymierania można śledzić za pomocą kilku metod, w tym zmian geologicznych, wpływu ekologicznego, wskaźników wymierania w stosunku do powstawania ( specjacji ) oraz najczęściej utraty różnorodności wśród jednostek taksonomicznych . W większości wczesnych prac jako jednostkę taksonomii stosowano rodziny , oparte na kompendiach rodzin zwierząt morskich autorstwa Sepkoskiego (1982, 1992). Późniejsze prace Sepkoskiego i innych autorów przestawiły się na rodzaje , które są dokładniejsze niż rodziny i mniej podatne na stronniczość taksonomiczną lub niepełne pobieranie próbek w stosunku do gatunku. Oto kilka głównych artykułów szacujących straty lub wpływ ekologiczny piętnastu powszechnie omawianych przypadków wymierania. Różne metody stosowane w tych artykułach opisano w poniższej sekcji. Masowe wymierania „Wielkiej Piątki” są pogrubione.
| Nazwa wyginięcia |
Wiek ( Ma ) |
Sepkoski (1996) Rodzaje wielointerwałowe |
Bambach (2006) |
McGhee i in . (2013) | Stanleya (2016) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Strata taksonomiczna |
Ranking ekologiczny |
|||||
| Późny ordowik ( aszgilski / hirnant ) | 445-444 | ~49% |
57% (40%, 31%) |
52% | 7 | 42-46% |
| Wydarzenie Lau ( ludfordzkie ) | 424 | ~23% | - | 9% | 9 | - |
| Wydarzenie Kačáka ( eifelskie ) | ~388 | ~24% | - | 32% | 9 | - |
| Wydarzenie tagańskie ( żyweckie ) | ~384 | ~30% | 28,5% | 36% | 8 | - |
| Późny dewon / Kellwasser Event ( fran ) | 372 | ~35% | 34,7% | 40% | 4 | 16-20% |
| końca dewonu / Hangenbergu ( famen ) | 359 | ~28% | 31% | 50% | 7 | <13% |
| Serpuchowian | ~ 330-325 | ~23% | 31% | 39% | 6 | 13-15% |
| koniec-Guadalupian ( kapitański ) | 260 | ~47% | 48% | 25% | 5 | 33-35% |
| schyłkowy perm ( Changhsingian ) | 252 | ~58% | 55,7% | 83% | 1 | 62% |
| koniec triasu ( retycki ) | 201 | ~37% | 47% | 73% | 3 | Nie dotyczy |
| pliensbachowsko-toarkowski | 186-178 | ~14% | 25%, 20% | - | - | - |
| Tytoński | 145 | ~18% | 20% | - | - | - |
| cenomańsko-turoński | 94 | ~15% | 25% | - | - | - |
| kreda końcowa ( mastrycht ) | 66 | ~39% | 40-47% | 40% | 2 | 38-40% |
| Przejście eocen-oligocen | 34 | ~11% | 15,6% | - | - | - |
a Przedstawione na wykresie, ale nie omówione przez Sepkoskiego (1996), uważane za ciągłe z masowym wymieraniem późnego dewonu b W czasie uważanym za ciągłe z masowym wymieraniem końca permu c Obejmuje przedziały czasowe późnego noryku d Utrata różnorodności obu impulsów obliczona łącznie e Impulsy rozciągają się sąsiednie przedziały czasowe, obliczone oddzielnie f Uznane za istotne pod względem ekologicznym, ale nie analizowane bezpośrednio g Wykluczone z powodu braku konsensusu co do chronologii późnego triasu
Badanie głównych wydarzeń związanych z wymieraniem
Przełomowe badania w latach 80. – 90. XX wieku
Przez większą część XX wieku badanie masowego wymierania było utrudnione z powodu niewystarczających danych. Masowe wymierania, choć uznane, były uważane za tajemnicze wyjątki od dominującego stopniowego poglądu na prehistorię, w którym powolne trendy ewolucyjne definiują zmiany fauny. Pierwszy przełom został opublikowany w 1980 roku przez zespół kierowany przez Luisa Alvareza , który odkrył metale śladowe świadczące o uderzeniu asteroidy pod koniec okresu kredowego . Hipoteza Alvareza dotycząca wymierania pod koniec kredy przyniosła masowe wymieranie i katastrofalne wyjaśnienia, które zyskały nowe zainteresowanie opinii publicznej i naukowej.
w czasopiśmie Science opublikowano artykuł napisany przez Davida M. Raupa i Jacka Sepkoskiego . Artykuł ten, wywodzący się z kompendium wymarłych rodzin zwierząt morskich opracowanego przez Sepkoskiego, zidentyfikował pięć szczytów wymierania rodzin morskich, które wyróżniają się na tle zmniejszających się w czasie wskaźników wymierania. Cztery z tych pików były statystycznie istotne: aszgilski ( końcowy ordowik ), późny perm , norycki ( końcowy trias ) i mastrycht (końcowa kreda). Pozostały szczyt był szerokim interwałem wysokiego wymierania rozłożonym na drugą połowę dewonu , ze szczytem w fazie franu .
różnorodności biologicznej o wysokiej rozdzielczości („krzywa Sepkoskiego”) i kolejne fauny ewolucyjne z własnymi wzorami dywersyfikacji i wymierania. Chociaż te interpretacje stanowiły mocną podstawę do późniejszych badań masowego wymierania, Raup i Sepkoski zaproponowali również bardziej kontrowersyjny pomysł w 1984 roku: okresowy wzorzec masowego wymierania trwający 26 milionów lat. Dwa zespoły astronomów powiązały to z hipotetycznym brązowym karłem w odległych zakątkach Układu Słonecznego, wymyślając „ hipotezę Nemezis ”, która była mocno kwestionowana przez innych astronomów.
Mniej więcej w tym samym czasie Sepkoski zaczął opracowywać kompendium rodzajów zwierząt morskich , które pozwoliłoby naukowcom badać wymieranie w dokładniejszej rozdzielczości taksonomicznej. Zaczął publikować wstępne wyniki tych trwających badań już w 1986 roku, w artykule, w którym zidentyfikowano 29 interwałów wymierania. Do 1992 roku zaktualizował także swoje kompendium rodzinne z 1982 roku, znajdując minimalne zmiany w krzywej różnorodności pomimo dekady nowych danych. W 1996 roku Sepkoski opublikował kolejny artykuł, w którym śledził wymieranie rodzajów morskich (pod względem utraty różnorodności netto) według etapów, podobnie jak jego poprzednia praca na temat wymierania rodzin. Artykuł filtrował swoją próbkę na trzy sposoby: wszystkie rodzaje (cały niefiltrowany rozmiar próbki), rodzaje wielointerwałowe (tylko te znalezione w więcej niż jednym etapie) i rodzaje „dobrze zachowane” (z wyłączeniem tych z grup o słabych lub niedostatecznie zbadanych zapisy kopalne). Trendy różnorodności w rodzinach zwierząt morskich również zostały zrewidowane na podstawie jego aktualizacji z 1992 roku.
Ponowne zainteresowanie masowymi wymieraniami skłoniło wielu innych autorów do ponownej oceny wydarzeń geologicznych w kontekście ich wpływu na życie. Artykuł Michaela Bentona z 1995 r. Śledził wskaźniki wymierania i powstawania wśród rodzin morskich i kontynentalnych (słodkowodnych i lądowych), identyfikując 22 interwały wymierania i brak okresowego wzorca. Książki przeglądowe autorstwa OH Wallistera (1996) oraz A. Hallama i PB Wignalla (1997) podsumowały nowe badania nad wymieraniem z poprzednich dwóch dekad. Jeden rozdział w poprzednim źródle wymienia ponad 60 wydarzeń geologicznych, które można by uznać za globalne wymierania o różnej wielkości. Te teksty i inne szeroko rozpowszechnione publikacje w latach 90. pomogły w ustaleniu popularnego obrazu masowych wymierań jako „wielkiej piątki” wraz z wieloma mniejszymi wymieraniami w prehistorii.
Nowe dane o rodzajach: kompendium Sepkoskiego
Sepkoski formalnie opublikował swoje kompendium rodzajów morskich w 2002 roku, co zapoczątkowało nową falę badań nad dynamiką masowych wymierań. Artykuły te wykorzystywały kompendium do śledzenia tempa powstawania (tempa pojawiania się lub specjacji nowych gatunków ) równolegle do tempa wymierania w kontekście etapów geologicznych lub podetapów. Przegląd i ponowna analiza danych Sepkoskiego przeprowadzona przez Bambacha (2006) zidentyfikowała 18 odrębnych okresów masowego wymierania, w tym 4 w kambrze . Pasują one do definicji wymierania Sepkoskiego, jako krótkie podetapy z dużą utratą różnorodności i ogólnie wysokimi wskaźnikami wymierania w stosunku do ich otoczenia.
Bambach i in. (2004) stwierdzili, że każdy z okresów wymierania „Wielkiej Piątki” miał inny wzorzec w relacji między trendami powstawania i wymierania. Co więcej, wskaźniki wymierania tła były bardzo zmienne i można je było podzielić na bardziej dotkliwe i mniej dotkliwe przedziały czasowe. Wymieranie w tle było najmniej dotkliwe w stosunku do tempa powstania w środkowym ordowiku - wczesnym sylurze, późnym karbonie - permie i jurze - niedawnej. Dowodzi to, że wymieranie późnego ordowiku, końca permu i kredy było statystycznie istotnymi wartościami odstającymi w trendach różnorodności biologicznej, podczas gdy wymieranie późnego dewonu i końca triasu miało miejsce w okresach, które były już obciążone stosunkowo wysokim wymieraniem i niskim pochodzeniem.
Modele komputerowe przeprowadzone przez Foote'a (2005) wykazały, że nagłe impulsy wymierania pasują do wzorca prehistorycznej różnorodności biologicznej znacznie lepiej niż stopniowe i ciągłe tempo wymierania w tle z gładkimi szczytami i spadkami. To zdecydowanie potwierdza przydatność szybkich, częstych masowych wymierań jako głównego czynnika napędzającego zmiany różnorodności. Obsługiwane są również pulsacyjne zdarzenia początkowe, choć w mniejszym stopniu, który jest w dużej mierze zależny od pulsacyjnych wymierań.
Podobnie Stanley (2007) wykorzystał dane dotyczące wymierania i pochodzenia, aby zbadać wskaźniki obrotu i reakcje na wymieranie wśród różnych faun ewolucyjnych i grup taksonomicznych. W przeciwieństwie do poprzednich autorów, jego symulacje różnorodności pokazują poparcie dla ogólnego wykładniczego tempa wzrostu różnorodności biologicznej w całym fanerozoiku.
Walka z uprzedzeniami w zapisie kopalnym
W miarę gromadzenia danych niektórzy autorzy zaczęli ponownie oceniać próbkę Sepkoskiego, stosując metody mające na celu uwzględnienie błędów w próbkowaniu . Już w 1982 roku w artykule Phillipa W. Signora i Jere'a H. Lippsa zauważono, że prawdziwa ostrość wymierań została osłabiona przez niekompletność zapisu kopalnego. Zjawisko to, nazwane później efektem Signora-Lippsa , wskazuje, że prawdziwe wyginięcie gatunku musi nastąpić po jego ostatniej skamielinie, a powstanie musi nastąpić przed pierwszą skamieliną. Tak więc gatunki, które wydają się wymierać tuż przed nagłym wyginięciem, mogą zamiast tego paść ofiarą tego wydarzenia, pomimo widocznego stopniowego spadku, patrząc na sam zapis kopalny. Model opracowany przez Foote'a (2007) wykazał, że wiele etapów geologicznych miało sztucznie zawyżone wskaźniki wymierania z powodu „smarowania wstecz” Signora-Lippsa z późniejszych etapów wymierania.
Inne uprzedzenia obejmują trudność w ocenie taksonów o wysokim wskaźniku rotacji lub ograniczonych wystąpieniach, których nie można bezpośrednio ocenić ze względu na brak rozdzielczości czasowej w drobnej skali. Wielu paleontologów decyduje się na ocenę trendów różnorodności poprzez losowe pobieranie próbek i rozrzedzenie obfitości skamielin zamiast surowych danych dotyczących zakresu czasowego, aby uwzględnić wszystkie te uprzedzenia. Ale na to rozwiązanie mają wpływ uprzedzenia związane z wielkością próby. Jednym z głównych uprzedzeń jest w szczególności „ przyciąganie niedawnego ”, fakt, że zapis kopalny (a tym samym znana różnorodność) generalnie poprawia się bliżej współczesności. Oznacza to, że różnorodność biologiczna i obfitość dla starszych okresów geologicznych mogą być niedoszacowane na podstawie samych surowych danych.
Alroy (2010) próbował obejść błędy związane z wielkością próby w oszacowaniach różnorodności, używając metody, którą nazwał „ podpróbkowaniem kworum akcjonariuszy ” (SQS). W tej metodzie skamieliny są pobierane z „kolekcji” (takiej jak przedział czasu), aby ocenić względną różnorodność tej kolekcji. Za każdym razem, gdy nowy gatunek (lub inny takson ) wchodzi do próbki, przenosi wszystkie inne skamieliny należące do tego gatunku w kolekcji (jego „ udział ” w kolekcji). Na przykład wypaczona kolekcja z połową skamieniałości jednego gatunku natychmiast osiągnie udział w próbce wynoszący 50%, jeśli ten gatunek jest pierwszym, który ma zostać pobrany. Trwa to dalej, sumując udziały w próbie, aż do osiągnięcia „pokrycia” lub „ kworum ”, odnosząc się do wcześniej ustalonej pożądanej sumy udziałów procentowych. W tym momencie liczy się liczbę gatunków w próbce. Oczekuje się, że kolekcja z większą liczbą gatunków osiągnie kworum próbek z większą liczbą gatunków, dokładnie porównując względną zmianę różnorodności między dwiema kolekcjami bez polegania na uprzedzeniach związanych z wielkością próby.
Alroy omówił również algorytmy trójczasowe, które mają przeciwdziałać odchyleniom w szacunkach wskaźników wymierania i powstawania. Dany takson jest „trójczasowy”, jeśli można go znaleźć przed, po iw danym przedziale czasu, oraz „dwuczasowy”, jeśli pokrywa się z przedziałem czasowym po jednej stronie. Liczenie „trójczasowych” i „dwuczasowych” na obu końcach przedziału czasowego oraz sekwencyjne próbkowanie przedziałów czasowych można połączyć w równania, aby przewidzieć wyginięcie i powstanie z mniejszym obciążeniem. W kolejnych artykułach Alroy kontynuował udoskonalanie swoich równań, aby poprawić utrzymujące się problemy z precyzją i nietypowymi próbkami.
McGhee i in. (2013), artykuł, który skupiał się głównie na ekologicznych skutkach masowego wymierania, opublikował również nowe szacunki dotkliwości wymierania oparte na metodach Alroya. Według tych nowych szacunków wiele wymierań miało znacznie większy wpływ, chociaż niektóre były mniej widoczne.
Stanley (2016) był kolejnym artykułem, w którym podjęto próbę usunięcia dwóch powszechnych błędów we wcześniejszych szacunkach dotkliwości wymierania. Pierwszym błędem było nieuzasadnione usunięcie „singletonów”, rodzajów unikalnych tylko dla jednego przedziału czasowego. Ich usunięcie zamaskowałoby wpływ grup o wysokim wskaźniku rotacji lub rodowodów przerwanych na wczesnym etapie ich dywersyfikacji. Drugim błędem była trudność w odróżnieniu wymierania w tle od krótkich masowych wymierań w tym samym krótkim przedziale czasu. Aby obejść ten problem, oszacowano podstawowe wskaźniki zmian różnorodności (wymieranie / powstawanie) dla etapów lub podetapów bez masowego wymierania, a następnie zakładano, że mają one zastosowanie do kolejnych etapów z masowym wymieraniem. Na przykład santonu i kampanu zostały wykorzystane do oszacowania zmian różnorodności w mastrychcie przed masowym wymieraniem K-Pg. Odjęcie wymierania w tle od danych dotyczących wymierania skutkowało zmniejszeniem szacowanej dotkliwości sześciu prób masowego wymierania. Efekt ten był silniejszy w przypadku masowych wymierań, które miały miejsce w okresach o wysokim tempie wymierania tła, takich jak dewon.
Niepewność w proterozoiku i wcześniejszych eonach
Ponieważ większość różnorodności i biomasy na Ziemi to mikroorganizmy , a zatem trudne do zmierzenia za pomocą skamielin, rejestrowane zdarzenia wymierania dotyczą raczej łatwego do zaobserwowania, biologicznie złożonego składnika biosfery niż całkowitej różnorodności i obfitości życia. Z tego powodu dobrze udokumentowane wymieranie ogranicza się do eonu fanerozoicznego , przed którym wszystkie żywe organizmy były albo drobnoustrojami, albo co najwyżej miękkimi ciałami; jedynym wyjątkiem jest Wielkie Zdarzenie Utleniania w proterozoiku . Być może z powodu braku solidnego zapisu kopalnego mikroorganizmów masowe wymieranie wydaje się być głównie zjawiskiem fanerozoicznym , przy czym widoczne wskaźniki wymierania były niskie, zanim powstały duże złożone organizmy.
Wymieranie następuje w nierównomiernym tempie. Bazując na zapisie kopalnym , tempo wymierania na Ziemi wynosi około dwóch do pięciu rodzin taksonomicznych zwierząt morskich na milion lat. Skamieniałości morskie są najczęściej używane do pomiaru tempa wymierania ze względu na ich lepszy zapis kopalny i zakres stratygraficzny w porównaniu ze zwierzętami lądowymi .
Wielkie wydarzenie utleniania , które miało miejsce około 2,45 miliarda lat temu w paleoproterozoiku , było prawdopodobnie pierwszym dużym wydarzeniem wymierania. Od eksplozji kambryjskiej pięć kolejnych dużych masowych wymierań znacznie przekroczyło tempo wymierania tła. Najnowszym i najbardziej znanym wydarzeniem wymierania kredy i paleogenu , które miało miejsce około 66 milionów lat temu, było masowe wymieranie gatunków zwierząt i roślin na dużą skalę w geologicznie krótkim okresie. Oprócz pięciu głównych fanerozoicznych istnieje również wiele pomniejszych wymierań, a trwające masowe wymieranie spowodowane działalnością człowieka jest czasami nazywane szóstym wymieraniem .
Znaczenie ewolucyjne
|
−4500 —
–
—
–
−4000 —
–
—
–
−3500 —
–
—
–
−3000 —
–
—
–
−2500 —
–
—
–
−2000 —
–
—
–
−1500 —
–
—
–
−1000 —
–
—
–
−500 —
–
—
–
0 —
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masowe wymierania czasami przyspieszały ewolucję życia na Ziemi . Kiedy dominacja poszczególnych nisz ekologicznych przechodzi z jednej grupy organizmów do drugiej, rzadko dzieje się tak dlatego, że nowo dominująca grupa jest „lepsza” od starej, ale zwykle dlatego, że wyginięcie eliminuje starą, dominującą grupę i ustępuje miejsca nowej, proces znany jako promieniowanie adaptacyjne .
Na przykład ssakokształtne („prawie ssaki”), a następnie ssaki istniały przez całe panowanie dinozaurów , ale nie mogły konkurować w dużych niszach kręgowców lądowych, które zmonopolizowały dinozaury. Masowe wymieranie pod koniec kredy usunąło nieptasie dinozaury i umożliwiło ssakom ekspansję do dużych nisz kręgowców lądowych. Same dinozaury były beneficjentami wcześniejszego masowego wymierania, końca triasu , które wyeliminowało większość ich głównych rywali, crurotarsanów .
Inny punkt widzenia przedstawiony w hipotezie eskalacji przewiduje, że gatunki w niszach ekologicznych z większym konfliktem między organizmami będą miały mniejsze szanse na przetrwanie wyginięcia. Dzieje się tak, ponieważ te same cechy, które utrzymują gatunek w liczebności i żywotności w dość statycznych warunkach, stają się ciężarem, gdy poziom populacji spada wśród konkurujących organizmów podczas dynamiki wymierania.
Co więcej, wiele grup, które przetrwały masowe wymieranie, nie odbudowuje się pod względem liczby ani różnorodności, a wiele z nich popada w długotrwały spadek, co często określa się jako „chodzenie martwych kladów ”. Jednak klady, które przetrwały przez znaczny okres czasu po masowym wymieraniu i które zostały zredukowane do zaledwie kilku gatunków, prawdopodobnie doświadczyły efektu odbicia zwanego „pchnięciem przeszłości ”.
Darwin był głęboko przekonany, że interakcje biotyczne, takie jak rywalizacja o pożywienie i przestrzeń – „walka o byt” – miały znacznie większe znaczenie w promowaniu ewolucji i wymierania niż zmiany w środowisku fizycznym. Wyraził to w O powstawaniu gatunków :
- „Gatunki są tworzone i eksterminowane przez wolno działające przyczyny… a najważniejsza ze wszystkich przyczyn przemian organicznych jest ta, która jest prawie niezależna od zmienionych… warunków fizycznych, a mianowicie wzajemny stosunek organizmu do organizmu – poprawa jednego organizmu pociągającego za sobą poprawę lub eksterminację innych”.
Wzorce w częstotliwości
Różni autorzy sugerowali, że wymieranie następowało okresowo, co 26 do 30 milionów lat, lub że różnorodność zmienia się epizodycznie co około 62 miliony lat. Różne koncepcje, głównie dotyczące astronomicznych , próbują wyjaśnić domniemany wzór, w tym obecność hipotetycznej gwiazdy towarzyszącej Słońcu, oscylacje w płaszczyźnie galaktycznej lub przejście przez ramiona spiralne Drogi Mlecznej. Jednak inni autorzy doszli do wniosku, że dane dotyczące masowego wymierania mórz nie pasują do idei, że masowe wymieranie jest okresowe lub że ekosystemy stopniowo gromadzą się do punktu, w którym masowe wymieranie jest nieuniknione. Argumentowano, że wiele z proponowanych korelacji jest fałszywych lub pozbawionych istotności statystycznej. Inni argumentowali, że istnieją mocne dowody potwierdzające okresowość w różnych zapisach oraz dodatkowe dowody w postaci zbieżnych okresowych zmian niebiologicznych zmiennych geochemicznych, takich jak izotopy strontu, bazalty powodziowe, zdarzenia beztlenowe, orogenezy i depozycja ewaporatu. Jednym z wyjaśnień tego proponowanego cyklu jest magazynowanie i uwalnianie węgla przez skorupę oceaniczną, która wymienia węgiel między atmosferą a płaszczem.
Uważa się, że masowe wymieranie następuje, gdy długotrwały stres jest potęgowany przez krótkotrwały szok. Wydaje się, że w trakcie fanerozoiku poszczególne taksony były mniej narażone na wyginięcie, co może odzwierciedlać silniejsze sieci pokarmowe, a także mniej gatunków podatnych na wyginięcie oraz inne czynniki, takie jak rozmieszczenie kontynentalne. Jednak nawet po uwzględnieniu błędu próbkowania wydaje się, że w fanerozoiku następuje stopniowy spadek wskaźników wymierania i powstawania. Może to oznaczać fakt, że grupy o wyższych wskaźnikach rotacji są bardziej narażone na przypadkowe wymarcie; lub może to być artefakt taksonomii: rodziny stają się z czasem bardziej szczegółowe, a zatem mniej podatne na wyginięcie; a większe grupy taksonomiczne (z definicji) pojawiają się wcześniej w czasie geologicznym.
Sugerowano również, że oceany stopniowo stawały się coraz bardziej przyjazne dla życia w ciągu ostatnich 500 milionów lat, a tym samym mniej podatne na masowe wymieranie, ale podatność na wyginięcie na poziomie taksonomicznym nie wydaje się sprawiać, że masowe wymieranie jest mniej lub bardziej prawdopodobne.
Powoduje
Nadal toczy się debata na temat przyczyn wszystkich masowych wymierań. Ogólnie rzecz biorąc, duże wymieranie może nastąpić, gdy biosfera pod długotrwałym stresem przechodzi krótkotrwały szok. Wydaje się, że w korelacji wskaźników wymierania i powstawania z różnorodnością występuje podstawowy mechanizm. Duża różnorodność prowadzi do trwałego wzrostu tempa wymierania; od niskiego zróżnicowania do trwałego wzrostu wskaźnika inicjowania. Te przypuszczalnie kontrolowane ekologicznie relacje prawdopodobnie wzmacniają mniejsze perturbacje (uderzenia asteroid itp.), Aby wywołać obserwowane globalne efekty.
Identyfikacja przyczyn określonych masowych wymierań
Dobra teoria konkretnego masowego wymierania powinna:
- wyjaśnić wszystkie straty, a nie skupiać się tylko na kilku grupach (takich jak dinozaury);
- wyjaśnić, dlaczego poszczególne grupy organizmów wyginęły, a inne przeżyły;
- zapewnić mechanizmy, które są wystarczająco silne, aby spowodować masowe wymieranie, ale nie całkowite wyginięcie;
- opierać się na wydarzeniach lub procesach, które można wykazać, a nie tylko wywnioskować z wyginięcia.
Konieczne może być rozważenie kombinacji przyczyn. Na przykład wydaje się, że morski aspekt pod koniec kredy był spowodowany kilkoma procesami, które częściowo zachodziły na siebie w czasie i mogły mieć różne poziomy znaczenia w różnych częściach świata.
Arens i West (2006) zaproponowali model „naciśnij/impuls”, w którym masowe wymieranie generalnie wymaga dwóch rodzajów przyczyn: długotrwałej presji na ekosystem („nacisk”) i nagłej katastrofy („impuls”) w kierunku koniec okresu presji. Przeprowadzona przez nich analiza statystyczna tempa wymierania mórz w całym fanerozoiku sugeruje, że ani sama presja długoterminowa, ani sama katastrofa nie były wystarczające, aby spowodować znaczny wzrost tempa wymierania.
Najczęściej obsługiwane wyjaśnienia
MacLeod (2001) podsumował związek między masowymi wymieraniami a zdarzeniami, które są najczęściej wymieniane jako przyczyny masowych wymierań, wykorzystując dane z Courtillot, Jaeger & Yang et al. (1996), Hallam (1992) oraz Grieve i Pesonen (1992):
- Powodzie bazaltowe (olbrzymie erupcje wulkaniczne): 11 przypadków, wszystkie związane ze znaczącymi wymieraniami Ale Wignall (2001) stwierdził, że tylko pięć z głównych wymierań zbiegło się z powodziowymi erupcjami bazaltów i że główna faza wymierania rozpoczęła się przed erupcjami.
- Spadki poziomu morza: 12, z których siedem było związanych ze znacznymi wyginięciami.
- Uderzenia asteroid : jedno duże uderzenie jest związane z masowym wymieraniem, czyli wymieraniem kredy i paleogenu; miało miejsce wiele mniejszych uderzeń, ale nie są one związane ze znaczącymi wymieraniami lub nie można ich datować wystarczająco dokładnie. Uderzenie, które stworzyło Pierścień Siljan, miało miejsce tuż przed wyginięciem późnego dewonu lub zbiegło się z nim.
Poniżej wymieniono najczęściej sugerowane przyczyny masowego wymierania.
Wydarzenia związane z powodzią bazaltową
Tworzenie się dużych prowincji magmowych w wyniku powodzi bazaltowych mogło mieć:
- wytwarzały aerozole pyłowe i pyłowe , które hamowały fotosyntezę i tym samym powodowały załamanie łańcuchów pokarmowych zarówno na lądzie, jak i na morzu
- emitowały tlenki siarki, które wytrącały się jako kwaśne deszcze i zatruwały wiele organizmów, przyczyniając się dodatkowo do rozpadu łańcuchów pokarmowych
- wyemitował dwutlenek węgla , a tym samym prawdopodobnie spowodował trwałe globalne ocieplenie po rozproszeniu aerozoli pyłu i cząstek stałych.
Powodzie bazaltowe występują jako impulsy aktywności przerywane okresami uśpienia. W rezultacie prawdopodobnie spowodują oscylacje klimatu między ochłodzeniem a ociepleniem, ale z ogólną tendencją do ocieplenia, ponieważ emitowany przez nie dwutlenek węgla może pozostawać w atmosferze przez setki lat.
Powódź bazaltowa została uznana za przyczynę wielu poważnych wyginięć. Spekuluje się, że masowy wulkanizm spowodował lub przyczynił się do Wydarzenia z Kellwasser , Wymierania pod koniec Guadalupu , Wymierania pod koniec permu , Wymierania Smitha i Spatii , Wymierania Triasu i Jury , Oceanicznego Beztlenowego Wydarzenia Toarcia , Cenomanu- Wydarzenie beztlenowe w oceanie turońskim , wymieranie kredowo-paleogeńskie i maksimum termiczne paleoceńsko-eoceńskie . Wykazano korelację między gigantycznymi wydarzeniami wulkanicznymi występującymi w dużych prowincjach magmowych a masowymi wymieraniami w ciągu ostatnich 260 milionów lat. Ostatnio taka możliwa korelacja została rozszerzona na cały eon fanerozoiczny .
Spadek poziomu morza
Są one często wyraźnie zaznaczone przez ogólnoświatowe sekwencje współczesnych osadów, które pokazują całość lub część przejścia od dna morskiego do strefy pływów, od plaży do suchego lądu – i tam, gdzie nie ma dowodów na to, że skały na odpowiednich obszarach powstały w wyniku procesów geologicznych jak orogeneza . Spadki poziomu mórz mogą zmniejszyć obszar szelfu kontynentalnego (najbardziej produktywnej części oceanów) na tyle, by spowodować masowe wymieranie mórz i mogą zakłócić wzorce pogodowe na tyle, by spowodować wyginięcie na lądzie. Ale spadki poziomu mórz są najprawdopodobniej wynikiem innych wydarzeń, takich jak utrzymujące się globalne ochłodzenie lub zatonięcie grzbietów śródoceanicznych .
Spadki poziomu mórz są związane z większością masowych wymierań, w tym z całą „Wielką Piątką” — końca ordowiku , późnego dewonu , końca permu , końca triasu i końca kredy , wraz z niedawno rozpoznaną masą kapitańską wyginięcie o porównywalnej dotkliwości do Wielkiej Piątki.
Badanie z 2008 roku, opublikowane w czasopiśmie Nature , wykazało związek między szybkością masowych wymierań a zmianami poziomu mórz i osadów. Badanie sugeruje, że zmiany w środowiskach oceanicznych związane z poziomem morza wywierają decydujący wpływ na tempo wymierania i ogólnie determinują skład życia w oceanach.
Zagrożenia pozaziemskie
Wydarzenia uderzeniowe
Uderzenie wystarczająco dużej asteroidy lub komety mogło spowodować załamanie się łańcuchów pokarmowych zarówno na lądzie, jak i na morzu, wytwarzając aerozole pyłu i cząstek stałych , a tym samym hamując fotosyntezę. Oddziaływania na skały bogate w siarkę mogły spowodować emisję tlenków siarki wytrącających się w postaci trujących kwaśnych deszczy , przyczyniając się dodatkowo do rozpadu łańcuchów pokarmowych. Takie uderzenia mogły również spowodować megatsunami i/lub globalne pożary lasów .
Większość paleontologów zgadza się obecnie, że asteroida uderzyła w Ziemię około 66 mA, ale trwa spór, czy uderzenie było jedyną przyczyną wymierania kredy i paleogenu . Niemniej jednak w październiku 2019 roku naukowcy poinformowali, że uderzenie asteroidy Chicxulub z okresu kredy , które spowodowało wyginięcie nieptasich dinozaurów 66 mln lat temu, również szybko zakwaszyło oceany , powodując upadek ekologiczny i długotrwały wpływ na klimat, i było kluczowym powodem do masowego wymierania w późnej kredzie.
wymieranie permu i triasu było spowodowane uderzeniem asteroidy, które utworzyło krater Araguainha , ze względu na szacowaną datę powstania krateru pokrywającą się z wydarzeniem wymierania pod koniec permu. Jednak hipoteza ta została szeroko zakwestionowana, a większość badaczy odrzuciła hipotezę wpływu.
Zgodnie z hipotezą Śiwy , Ziemia podlega zwiększonym uderzeniom asteroid mniej więcej raz na 27 milionów lat z powodu przejścia Słońca przez płaszczyznę galaktyki Drogi Mlecznej , powodując w ten sposób wymieranie w odstępach 27 milionów lat. Pewne dowody na poparcie tej hipotezy pojawiły się zarówno w kontekście morskim, jak i pozamorskim. Alternatywnie, przejście Słońca przez ramiona spiralne galaktyki o większej gęstości może zbiegać się z masowym wymieraniem na Ziemi, być może z powodu zwiększonej liczby zderzeń . Jednak ponowna analiza skutków przejścia Słońca przez strukturę spiralną oparta na mapach struktury spiralnej Drogi Mlecznej w emisji linii molekularnej CO nie znalazła korelacji.
Pobliska nowa, supernowa lub rozbłysk gamma
Pobliski rozbłysk gamma (mniej niż 6000 lat świetlnych stąd) byłby wystarczająco silny, aby zniszczyć warstwę ozonową Ziemi , pozostawiając organizmy wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe ze Słońca. Rozbłyski gamma są dość rzadkie, występują tylko kilka razy w danej galaktyce na milion lat. Sugerowano, że rozbłysk gamma spowodował końca ordowiku , podczas gdy supernowa została zaproponowana jako przyczyna zdarzenia w Hangenberg .
Globalne ochłodzenie
Trwałe i znaczące globalne ochłodzenie może zabić wiele gatunków polarnych i umiarkowanych , a inne zmusić do migracji w kierunku równika ; zmniejszyć powierzchnię dostępną dla gatunków tropikalnych ; często sprawiają, że klimat Ziemi jest średnio bardziej suchy, głównie poprzez zatrzymywanie większej ilości wody na planecie w lodzie i śniegu. Uważa się , że cykle zlodowacenia obecnej epoki lodowcowej miały jedynie bardzo niewielki wpływ na różnorodność biologiczną, więc samo istnienie znacznego ochłodzenia nie wystarczy samo w sobie, aby wyjaśnić masowe wymieranie.
Sugerowano, że globalne ochłodzenie spowodowało lub przyczyniło się do wymierania z końca ordowiku , permu i triasu , późnego dewonu i prawdopodobnie innych. Trwałe globalne ochłodzenie różni się od tymczasowych skutków klimatycznych powodzi bazaltowych lub ich skutków.
Globalne ocieplenie
Przyniosłoby to odwrotne skutki: zwiększenie obszaru dostępnego dla gatunków tropikalnych ; zabijać gatunki umiarkowane lub zmuszać je do migracji w kierunku biegunów ; prawdopodobnie spowodować poważne wyginięcie gatunków polarnych; często sprawiają, że klimat Ziemi jest średnio bardziej wilgotny, głównie przez topnienie lodu i śniegu, a tym samym zwiększanie objętości obiegu wody . Może również powodować zdarzenia beztlenowe w oceanach (patrz poniżej).
Globalne ocieplenie jako przyczyna masowego wymierania jest poparte kilkoma niedawnymi badaniami.
Najbardziej dramatycznym przykładem trwałego ocieplenia jest paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne , które było związane z jednym z mniejszych masowych wymierań. Sugerowano również, że spowodował wymieranie triasowo-jurajskie , podczas którego wyginęło 20% wszystkich rodzin morskich. Ponadto sugeruje się, że wymieranie permu i triasu było spowodowane ociepleniem.
Hipoteza broni klatratowej
Klatraty to kompozyty, w których siatka jednej substancji tworzy klatkę wokół innej. Na szelfach kontynentalnych tworzą się klatraty metanu (w których klatką są cząsteczki wody) . Te klatraty prawdopodobnie szybko się rozpadną i uwolnią metan, jeśli temperatura szybko wzrośnie lub ciśnienie na nie szybko spadnie - na przykład w odpowiedzi na nagłe globalne ocieplenie lub nagły spadek poziomu mórz, a nawet trzęsienia ziemi . Metan jest znacznie silniejszym cieplarnianym niż dwutlenek węgla, więc erupcja metanu („pistolet klatratowy”) może spowodować szybkie globalne ocieplenie lub uczynić je znacznie poważniejszymi, jeśli sama erupcja była spowodowana globalnym ociepleniem.
Najbardziej prawdopodobną oznaką takiej erupcji metanu byłby nagły spadek stosunku węgla-13 do węgla-12 w osadach, ponieważ klatraty metanu mają niską zawartość węgla-13; ale zmiana musiałaby być bardzo duża, ponieważ inne zdarzenia mogą również zmniejszyć procent węgla-13.
Sugerowano, że erupcje metanu z „dział klatratowych” były zaangażowane w wymieranie pod koniec permu („Wielkie umieranie”) oraz w paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne , które było związane z jednym z mniejszych masowych wymierań.
Zdarzenia beztlenowe
Zdarzenia beztlenowe to sytuacje, w których środkowe, a nawet górne warstwy oceanu mają niedobór lub całkowity brak tlenu. Ich przyczyny są złożone i kontrowersyjne, ale wszystkie znane przypadki są związane z poważnym i utrzymującym się globalnym ociepleniem, spowodowanym głównie przez utrzymujący się masowy wulkanizm.
Sugerowano, że zdarzenia beztlenowe spowodowały lub przyczyniły się do wymierania ordowiku-syluru , późnego dewonu , kapitanu , permu-triasu i triasu-jura , a także szeregu mniejszych wymierań (takich jak Ireviken , Lundgreni , Mulde , Lau , wydarzenia smithian-spathian , toarcian i cenomańsko-turoński ). Z drugiej strony, istnieją rozległe warstwy czarnych łupków ze środkowej kredy, które wskazują na zdarzenia beztlenowe, ale nie są związane z masowymi wymieraniami.
, że biodostępność niezbędnych pierwiastków śladowych (w szczególności selenu ) do potencjalnie śmiercionośnych spadków zbiega się z co najmniej trzema przypadkami masowego wymierania w oceanach i prawdopodobnie się do nich przyczyniła, tj. pod koniec ordowiku , w środkowym i późnym dewonie oraz pod koniec triasu. W okresach niskich stężeń tlenu bardzo rozpuszczalny selenian (Se 6+ ) jest przekształcany w dużo mniej rozpuszczalny selenek (Se 2- ), pierwiastkowy Se i kompleksy organo-selenowe. Biodostępność selenu podczas tych wymierań spadła do około 1% obecnego stężenia oceanicznego, poziomu, który okazał się śmiertelny dla wielu istniejących organizmów.
Brytyjski oceanolog i naukowiec zajmujący się atmosferą , Andrew Watson , wyjaśnił, że podczas gdy w epoce holocenu zachodzi wiele procesów przypominających te, które przyczyniły się do wcześniejszych zdarzeń beztlenowych, pełna anoksja oceanów zajęłaby „tysiące lat”.
Emisje siarkowodoru z mórz
Kump, Pavlov i Arthur (2005) zaproponowali, że podczas wymierania permu i triasu ocieplenie zakłóciło również równowagę oceaniczną między fotosyntetyzującym planktonem a bakteriami redukującymi siarczany w wodach głębinowych , powodując masowe emisje siarkowodoru , który zatruwał życie na obu lądach i morza oraz poważnie osłabiły warstwę ozonową , narażając większość żyjących tam organizmów na śmiertelne poziomy promieniowania UV .
Przewrót oceaniczny
Wywrócenie oceaniczne to zakłócenie cyrkulacji termohalinowej, które powoduje, że woda powierzchniowa (która jest bardziej zasolona niż woda głębinowa z powodu parowania) opada prosto w dół, wynosząc beztlenową wodę głębinową na powierzchnię, a tym samym zabijając większość organizmów oddychających tlenem, które zamieszkują powierzchniowe i środkowe. Może wystąpić na początku lub na końcu zlodowacenia , chociaż przewrócenie na początku zlodowacenia jest bardziej niebezpieczne, ponieważ poprzedzający ciepły okres wytworzy większą objętość wody beztlenowej.
W przeciwieństwie do innych katastrof oceanicznych, takich jak regresje (spadki poziomu mórz) i zjawiska beztlenowe, wywroty nie pozostawiają łatwych do zidentyfikowania „sygnatur” w skałach i są teoretyczną konsekwencją wniosków badaczy na temat innych zjawisk klimatycznych i morskich.
Sugerowano, że przewrót oceaniczny spowodował lub przyczynił się do wymierania późnego dewonu i permu i triasu .
Odwrócenie geomagnetyczne
Jedna z teorii głosi, że okresy zwiększonego odwrócenia geomagnetycznego osłabią pole magnetyczne Ziemi na tyle długo, aby wystawić atmosferę na działanie wiatrów słonecznych , powodując ucieczkę jonów tlenu z atmosfery w tempie zwiększonym o 3-4 rzędy, co skutkuje katastrofalnym spadkiem tlenu.
Płyty tektoniczne
Przemieszczanie się kontynentów w pewne konfiguracje może powodować lub przyczyniać się do wymierania na kilka sposobów: poprzez zapoczątkowanie lub zakończenie epok lodowcowych ; zmieniając prądy oceaniczne i wiatrowe, a tym samym zmieniając klimat; otwierając drogi morskie lub mosty lądowe, które narażają wcześniej izolowane gatunki na konkurencję, do której są słabo przystosowane (na przykład wyginięcie większości rodzimych zwierząt kopytnych Ameryki Południowej i wszystkich jej dużych metatherian po utworzeniu mostu lądowego między Ameryką Północną i Południową ). Czasami dryf kontynentalny tworzy superkontynent obejmujący zdecydowaną większość powierzchni lądowej Ziemi, co oprócz skutków wymienionych powyżej prawdopodobnie zmniejszy całkowitą powierzchnię szelfu kontynentalnego ( najbardziej bogatej w gatunki części oceanu) i wytworzy rozległe, suche wnętrze kontynentu, które może charakteryzować się ekstremalnymi wahaniami sezonowymi.
Inna teoria głosi, że powstanie superkontynentu Pangea przyczyniło się do masowego wymierania w okresie schyłkowego permu . Pangea była prawie w pełni ukształtowana w okresie przejściowym od środkowego do późnego permu, a diagram „Różnorodność rodzaju morskiego” na początku tego artykułu pokazuje poziom wymierania rozpoczynający się w tym czasie, który mógł kwalifikować się do włączenia do „ Wielkiej Piątki”, gdyby nie przyćmiło go „Wielkie Umieranie” pod koniec permu.
Inne hipotezy
.jpg)
Zaproponowano wiele innych hipotez, takich jak rozprzestrzenianie się nowej choroby lub zwykła konkurencja po szczególnie udanej innowacji biologicznej. Ale wszystkie zostały odrzucone, zwykle z jednego z następujących powodów: wymagają zdarzeń lub procesów, na które nie ma dowodów; zakładają mechanizmy sprzeczne z dostępnymi dowodami; opierają się na innych teoriach, które zostały odrzucone lub zastąpione.
Naukowcy obawiają się, że działalność człowieka może spowodować wyginięcie większej liczby roślin i zwierząt niż kiedykolwiek wcześniej. Wraz ze zmianami klimatycznymi spowodowanymi przez człowieka (patrz wyżej), niektóre z tych wymierań mogą być spowodowane nadmiernymi polowaniami, przełowieniem, gatunkami inwazyjnymi lub utratą siedlisk. Badanie opublikowane w maju 2017 r. w Proceedings of the National Academy of Sciences dowodzi, że „biologiczna anihilacja” podobna do szóstego masowego wymierania ma miejsce w wyniku przyczyn antropogenicznych, takich jak przeludnienie i nadmierna konsumpcja . Badanie sugeruje, że aż 50% liczby osobników zwierząt, które kiedyś żyły na Ziemi, już wymarło, zagrażając również podstawom ludzkiej egzystencji.
Przyszłe wymieranie/sterylizacja biosfery
Ewentualne ocieplenie i ekspansja Słońca, w połączeniu z ostatecznym spadkiem atmosferycznego dwutlenku węgla, może w rzeczywistości spowodować jeszcze większe masowe wymieranie, mogące zniszczyć nawet mikroby (innymi słowy, Ziemia zostałaby całkowicie wysterylizowana): wzrost globalne temperatury powodowane przez rozszerzające się Słońce stopniowo zwiększałyby tempo wietrzenia, co z kolei powodowałoby usuwanie coraz większej ilości CO 2 z atmosfery. Kiedy poziom CO 2 stanie się zbyt niski (na przykład przy 50 ppm), większość roślin wymrze, chociaż prostsze rośliny, takie jak trawy i mchy, mogą przetrwać znacznie dłużej, aż poziom CO 2 spadnie do 10 ppm.
Gdy wszystkie organizmy fotosyntetyzujące zniknęły, tlen atmosferyczny nie może już być uzupełniany i ostatecznie jest usuwany w wyniku reakcji chemicznych w atmosferze, być może w wyniku erupcji wulkanów. W końcu utrata tlenu spowoduje, że całe pozostałe życie tlenowe wymrze w wyniku uduszenia, pozostawiając jedynie proste beztlenowe prokarioty . Kiedy Słońce stanie się jaśniejsze o 10% w ciągu około miliarda lat, Ziemia doświadczy wilgotnego efektu cieplarnianego, w wyniku którego jej oceany wrzeją, podczas gdy płynne zewnętrzne jądro Ziemi ochładza się z powodu rozszerzania się jądra wewnętrznego i powoduje wyłączenie ziemskiego pola magnetycznego. W przypadku braku pola magnetycznego, naładowane cząstki ze Słońca zubożą atmosferę i dalej podniosą temperaturę Ziemi do średnio około 420 K (147 ° C, 296 ° F) w ciągu 2,8 miliarda lat, powodując ostatnie życie na Ziemia do wymarcia. Jest to najbardziej ekstremalny przypadek wymierania spowodowanego klimatem. Ponieważ nastąpi to dopiero pod koniec życia Słońca, oznaczałoby to ostateczne masowe wymieranie w historii Ziemi (aczkolwiek bardzo długie wymieranie).
Efekty i regeneracja
Skutki masowego wymierania były bardzo zróżnicowane. Po dużym wyginięciu zwykle przeżywają tylko gatunki chwastów ze względu na ich zdolność do życia w różnych siedliskach. Później gatunki różnicują się i zajmują puste nisze. Ogólnie rzecz biorąc, odbudowa różnorodności biologicznej po wyginięciu zajmuje miliony lat . W przypadku najpoważniejszych masowych wymierań może to zająć od 15 do 30 milionów lat.
Najgorsze wydarzenie fanerozoiczne , wymieranie permu i triasu , zdewastowało życie na Ziemi, zabijając ponad 90% gatunków. Wydawało się, że życie szybko się odrodziło po wyginięciu PT, ale było to głównie w postaci taksonów katastrof , takich jak odporny lystrozaur . Najnowsze badania wskazują, że wyspecjalizowane zwierzęta, które tworzyły złożone ekosystemy, o dużej różnorodności biologicznej, złożonych sieciach pokarmowych i różnych niszach, potrzebowały dużo więcej czasu na regenerację. Uważa się, że to długie odrodzenie było spowodowane kolejnymi falami wymierania, które hamowały odbudowę, a także przedłużającym się stresem środowiskowym, który trwał do wczesnego triasu. Ostatnie badania wskazują, że odbudowa rozpoczęła się dopiero na początku środkowego triasu, cztery do sześciu milionów lat po wyginięciu; a niektórzy autorzy szacują, że odbudowa nie była zakończona aż do 30 milionów lat po wyginięciu PT, czyli w późnym triasie. Po wyginięciu PT nastąpił wzrost prowincjonalizacji, a gatunki zajmowały mniejsze obszary - być może usuwając zasiedziałych z nisz i przygotowując grunt pod ewentualną ponowną dywersyfikację.
Wpływ masowego wymierania na rośliny jest nieco trudniejszy do oszacowania, biorąc pod uwagę uprzedzenia nieodłącznie związane z zapisem kopalnym roślin. Niektóre masowe wymierania (takie jak koniec permu) były równie katastrofalne dla roślin, podczas gdy inne, takie jak koniec dewonu, nie miały wpływu na florę.
Zobacz też
- Biozdarzenie
- Takson Elvisa
- Zagrożone gatunki
- Geologiczna skala czasu
- Globalne ryzyko katastroficzne
- Wymieranie holocenu
- Wyginięcie człowieka
- Wydarzenie Kačáka
- Takson Łazarza
- Lista kraterów uderzeniowych na Ziemi
- Lista największych erupcji wulkanów
- Lista możliwych struktur uderzeniowych na Ziemi
- Hipoteza Medei
- Rzadkie gatunki
- Efekt Signora-Lippsa
- Śnieżna Ziemia
- Ewolucja spekulacyjna
- Szóste wymieranie: nienaturalna historia (książka literatury faktu)
- Kalendarium wymierań w holocenie
przypisy
Dalsza lektura
- Brannen P (2017). Krańce świata: wulkaniczne apokalipsy, śmiercionośne oceany i nasze dążenie do zrozumienia masowych wymierań Ziemi w przeszłości . Harpera Collinsa. ISBN 978-0-06-236480-7 .
Linki zewnętrzne
- „Oblicz skutki uderzenia” . Laboratorium Księżycowe i Planetarne . Tucson, AZ: Uniwersytet Arizony .
- „Sojusz gatunków” . – organizacja non-profit produkująca film dokumentalny o masowym wymieraniu pt. „Call of Life: Facing the Mass Extinction”
- „Teoria wymierania wywołanego chmurą pyłu międzygwiezdnego” . space.com . 4 marca 2005 r.
- „Globalna baza danych zwierząt morskich Sepkoskiego” . Geologia. Uniwersytet Wisconsin . - Oblicz wskaźniki wymierania dla siebie!
| Zjawiska |  |
||||
|---|---|---|---|---|---|
| modele | |||||
| Powoduje | |||||
|
Teorie i koncepcje |
|||||
| Wydarzenia związane z wymieraniem |
|
||||
| Wymarłe gatunki | |||||
| Organizacje | |||||
| Zobacz też | |||||
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
