Новое исследование показало, что истощение кислорода и повышение уровня сероводорода в океанах, возможно, были причиной одного из самых значительных массовых вымираний на Земле более 350 миллионов лет назад. Изменения, вероятно, были вызваны повышением уровня моря и имеют некоторые жуткие параллели с сегодняшними условиями.
Исследователи изучили образцы черных сланцев из формации Баккен, региона площадью более 500 000 квадратных километров, частично образовавшегося в позднем девоне, который охватывает части Северной Дакоты и Канады и является одним из крупнейших смежных месторождений природного газа и газа в Соединенных Штатах. Команда обнаружила доказательства того, что Земля переживала периоды истощения кислорода и расширения содержания сероводорода, что, вероятно, способствовало масштабным событиям вымирания, опустошившим Землю в девонский период (419,2 и 358,9 миллиона лет назад), или «Эпоху рыб».
Сероводород образуется при разложении водорослей на дне океана. Процесс разложения также истощает площадь кислорода.
«Раньше были и другие массовые вымирания, предположительно вызванные расширением сероводорода, но никто никогда так тщательно не изучал последствия этого механизма уничтожения в такой критический период истории Земли», — соавтор исследования Алан Джей Кауфман из Мэрилендского университета.
В девонский период морская жизнь профилировалась. Бесчелюстные рыбы, известные как плакодермы, широко распространились по океанам, окружавшим суперконтиненты Гондвану и Еврамерику. Океаны также были полны трилобитов и ранних аммонитов, а обширные рифы окаймляли континенты. На суше Земля увидела свои первые леса из папоротников и ранних деревьев. К середине девона самые ранние известные на Земле четвероногие Tiktaalik roseae выползли из моря.
Однако в девонский период также произошли некоторые из наиболее значительных вымираний в истории Земли, в том числе одно из пяти печально известных событий «массового вымирания», которые привели к эволюции флоры и фауны, которые мы знаем сегодня. Плакодермы, трилобиты и ранние аммониты исчезли, а хрящевые рыбоподобные акулы и скаты размножились.
Чтобы лучше понять девонское вымирание, исследовательская группа проанализировала более 100 образцов керна, пробуренных из отложений черных сланцев в формации Баккен. Эти богатые органикой отложения накапливались ближе к концу девонского периода, отражая окружающую среду в ее химическом составе.
Команда обнаружила свидетельства «бескислородных событий», когда вода полностью лишалась кислорода, сообщается в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Эти резкие падения «вероятно, связаны с серией быстрых подъемов уровня моря» из-за таяния ледяных щитов Южного полюса в предшествующий силурийский период (от 443,8 до 419 миллионов лет назад), говорится в заявлении Кауфмана.
Одновременно растения превратили каменистую землю в почву, которая высвобождала бы питательные вещества, которые текли бы в поднимающиеся океаны. Приток питательных веществ в океаны вызвал бы массовое цветение водорослей, которые отмирали, разлагались и поглощали кислород. По мере разложения мертвые водоросли выделяли сероводород, повышая уровень токсического химического вещества.
Истощенные кислородом моря были слишком велики для девонской морской жизни. По оценкам исследователей, к концу девона вымерло 75% всего живого.
Авторы исследования написали, что массовое вымирание в девонском периоде является предупреждением на сегодняшний день. Мертвые зоны с обедненным кислородом появляются в океанах каждый год, в таких местах, как Мексиканский залив и Балтийское море. Интенсивное использование удобрений, а также сток сточных вод повышают уровень питательных веществ в океане и способствуют массовому цветению водорослей. А по мере того, как земной шар нагревается и уровень моря повышается, океаны также не будут циркулировать кислород, говорится в заявлении Кауфмана.
Прошлые массовые вымирания могут помочь ученым понять последствия наших сегодняшних действий. Хотя причины повышения уровня моря и притока питательных веществ в девонском периоде отличаются от сегодняшних, они могли привести к одному и тому же результату — массовой гибели людей в океанах нашей планеты, утверждают исследователи.