Historia geologiczna Ziemi jest zapisana w skałach. Znajdując osady z przełomu permu i triasu, liczące około 260-250 milionów lat, możemy przeanalizować, jak dochodziło do największego w historii wielkiego wymierania. Ówczesny kryzys, który stał się powodem do rozdzielenia przez naukowców ery paleozoicznej od mezozoicznej, położył kres prawie 80 proc. gatunków organizmów morskich i 70 proc. gatunków morskich.
Czytaj też: W Etiopii zaczęła otwierać się Ziemia? Zdjęcie NASA nie pozostawia wątpliwości
Przyczyna wymierania permsko-triasowego jest wciąż przedmiotem licznych debat. Sprawa tutaj nie jest tak „łatwa” do rozwikłania, jak w przypadku kryzysu pod koniec kredy, wskutek którego wyginęły m.in. dinozaury, plezjozaury czy amonity. Jak pamiętamy nawet ze szkolnych podręczników, w tym przypadku główną przyczyną było uderzenie asteroidy w półwysep Jukatan.
Ziemia pod koniec permu odczuwała nadchodzącą katastrofę
Pod koniec permu jednak świat wyglądał nieco inaczej. Lądy tworzyły jeden gigantyczny superkontynent zwany Pangeą – jego linia brzegowa nie była urozmaicona, serce lądu stanowiły gorące pustynie. Zapowiedzi nadchodzącego kryzysu biotycznego można było dostrzec już kilka milionów lat wcześniej, pod koniec środkowego permu (gwadalupu), nieco ponad 260 milionów lat temu. Początek wymierania miał miejsce już wtedy. W świecie naukowym ten epizod niekiedy wyróżnia się jako osobne wymieranie zwane „kapitańskim” od nazwy piętra, w którym występował – kapitana.
Przypuszcza się, że dokładnie wtedy zapoczątkowane zostało domino, które największy rozmach przyjęło 9 milionów lat później. Co takiego mogło się wydarzyć wówczas na Ziemi, że morskie i lądowe gatunki zaczęły stopniowo ginąć? Odpowiedzi na to pytanie szukali chińscy geolodzy z Uniwersytetu w Nankin, Uniwersytetu Technologicznego w Chengdu i Uniwersytetu Chongqing.
Czytaj też: Ziemia czuje się, jak podczas ery dinozaurów. W oceanach już brakuje głównego składnika
Na łamach Chemical Geology możemy zapoznać się z wynikami ich badań. W ogólnym ujęciu potwierdzają one to, z czym już w zasadzie wszyscy naukowcy się zgadzają, że wymieranie permskie spowodowała wzmożona działalność wulkaniczna na Ziemi, która przyczyniła się do „zatrucia” oceanów. Te w rezultacie przestały być przyjazne dla form życia.
Chińscy uczeni prowadzili badania geochemiczne na próbkach skał osadowych z kamieniołomu Zhigao w regionie górnego dorzecza Jangcy. Zidentyfikowali oni tam anomalną zawartość rtęci w szczątkach organicznych, którą skorelowano z konkretnymi zawartościami izotopów węgla. Wywnioskowano, że ujemny wzrost izotopu węgla-13 ma bezpośredni związek z masowym uwalnianiem węgla do atmosfery. Tak duże ilości mogły tylko się wydobywać przy okazji erupcji wulkanicznych. Zresztą uznaje się, że rtęć w skałach również ma takie samo źródło.
Te dane zbiegają się z aktywnością wulkaniczną trapów Emeishan w Syczuan. Powstała wówczas ogromna prowincja bazaltowa o powierzchni co najmniej 250 tysięcy kilometrów kwadratowych (dla porównania: powierzchnia Polski to 312 tysięcy kilometrów kwadratowych)! Rozmiar tych epizodów aż trudno sobie wyobrazić. Niedawna erupcja szczelinowa na Islandii miała siłę równą kilku promilom tego, co się działo w środkowym permie na terenie obecnych Chin.
Czytaj też: Ziemia ma przed nami coraz mniej tajemnic. Najnowsze poznaliśmy dzięki diamentom
Analiza zawartości molibdenu, uranu i wanadu dała pewne wskazówki co do tego, jak rozwijały się warunki tlenowe w oceanach. Zauważono w kapitanie (264-259 milionów lat temu) trzy okresowe spadki zawartości tlenu. Te dane wraz z informacjami o spadku liczby skamieniałości (w tym glonów wapiennych i otwornic) wskazują na to, że doszło do rozwoju stref anoksycznych w morzach i rozwarstwieniem słupa wody. Oznacza to, że pojawiły się strefy minimalnej zawartości tlenu, które utrudniały przeżycie wielu morskim organizmom.
Badania skał w Chinach przyniosły dane na temat wielkiego wymierania gatunków
Chińscy geolodzy w swoim artykule zaproponowali trójetapowy scenariusz rozwoju warunków środowiskowych w kapitanie. Udowadnia on, że wzmożony wulkanizm i anoksja wód morskich mogą działać ze sobą w sprzężeniu, doprowadzając do masowego wymierania gatunków. Wulkanizm przede wszystkim sprawia, że uwalnia się więcej gazów cieplarnianych do atmosfery. Te zaś powodują ocieplenie klimatu – w środkowym permie średnie temperatury mogły wzrosnąć nawet o 5 st. C.
Cieplejszy klimat ogrzewał również wody oceanu, w którym zmniejszało się stężenie rozpuszczonego tlenu. Składniki odżywcze znajdowały się jedynie w warstwie powierzchniowej, tworząc poniżej strefy beztlenowe. Tak ogromny niedobór przestrzeni do życia w oceanach zaważył na losie większości morskich organizmów.
Czytaj też: W tym miejscu ciągle trzęsie się ziemia. Przyczyna zagadkowego zjawiska tkwi w środku Ziemi
Wymieranie kapitańskie było dopiero preludium dla kryzysu, który nadszedł „chwilę” po nim. Niemniej przyczyny zdają się być dla obu kryzysów niemal identyczne, co sprawia, że oba wydarzenia niekiedy uznaje się za jedno, duże wymieranie gatunków. Z perspektywy dzisiejszego stanu naszej planety badania nad kryzysami biotycznymi z przeszłości są niezwykle ważne. Odkrywając poszczególne zależności między ekosystemami i różnymi kataklizmami, możemy chociaż w minimalnym stopniu rozszyfrować, jaką przyszłość szykuje dla nas Ziemia.