Wissenschaftler haben kürzlich angekündigt, dass ein neues Massensterben auf der Erde begonnen hat: Aufgrund menschlicher Aktivitäten hat sich die Aussterberate von Wirbeltierarten dem Niveau angenähert, das vor 66 Millionen Jahren war, als die Dinosaurier ausgestorben waren. Hat sich die Flora und Fauna der Erde infolge von Katastrophen wirklich verändert? Die Auswirkungen eines Meteoriten, die globale Erwärmung und die Verbrennung von Bränden - entgegen den üblichen Überzeugungen sind die Gesetze der Evolution viel stärker als universelle Kataklysmen.
Die Geschichte unseres Planeten weist Spuren mehrerer großer Katastrophen auf, die die damaligen Ökosysteme buchstäblich neu formatierten. Nach jedem globalen Aussterben tauchten neue Klassen von Lebewesen in der Evolutionsszene auf, und nur fossile Überreste der vorherigen blieben übrig. Wissenschaftler der A. A. Borisyak von der Russischen Akademie der Wissenschaften scheint den Mechanismus dieser Veränderungen untersucht zu haben. Und Insekten halfen ihnen dabei - eine der erfolgreichsten Tierkategorien, von denen einige sogar in der Nähe des Epizentrums einer nuklearen Explosion überleben können.
Apokalypse: Alpha-Version
Die Worte "globales Aussterben" erinnern normalerweise an das Aussterben von Dinosauriern. Aber es gab in der Geschichte der Erde eine Katastrophe von viel größerem Ausmaß, die Fachleuten als "großes Aussterben" bekannt war. Vor 252 Millionen Jahren verschwanden an der Grenze zwischen Perm und Trias 96 Prozent der Meeres- und mehr als 70 Prozent der Landtierarten wie durch Zauberei. Weder vorher noch nachher auf unserem Planeten hat es eine derart große Zerstörung der Biosphäre gegeben.
Die Umstände dieser Tragödie sind gut verstanden und könnten leicht die Grundlage eines Hollywood-Blockbusters bilden. Warum gibt es einen Film - es scheint, dass es das große Aussterben war, das den Autor der Offenbarung von Johannes dem Theologen inspirierte, der den Tod unserer eigenen Zivilisation ausführlich beschrieb. Hier sind nur einige der Faktoren, deren Kombination diese epische Katastrophe verursacht zu haben scheint.
Am Ende der Perm-Periode traten über die Weiten Sibiriens Magma-Ausbrüche von fantastischen Volumina auf der Erdoberfläche auf. Die gefrorenen Lavafelder, bekannt als sibirische Fallen, umfassen insgesamt zwei Millionen Quadratkilometer - das Gebiet von Grönland oder Indien. Das Volumen der ausgebrochenen Gesteine wird heute auf etwa fünf Millionen Kubikkilometer geschätzt. Natürlich hat eine solche Lavamasse die Erdatmosphäre spürbar erwärmt und eine angemessene Menge Treibhausgase hinzugefügt, was zu einer noch stärkeren - globalen - Erwärmung geführt hat.
Basaltfelsen des Putorana-Plateaus durch Fallen gebildet
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Etwa zur gleichen Zeit fiel ein großer Asteroid auf das Gebiet der modernen Antarktis im Wilkes Land, dessen Krater (500 Kilometer Durchmesser) noch sichtbar ist. Beachten Sie, dass der Durchmesser des mexikanischen Kraters Chicxulub vom Meteoriten, der als Dinosaurierkiller gilt, nur 175 Kilometer beträgt.
Schließlich fand im Ozean ein mysteriöses Ereignis statt, bei dem riesige Mengen Methan freigesetzt wurden - der wichtigste Bestandteil von Treibhausgasen. Entweder sammelte sich dieses Methan seit Millionen von Jahren in den unteren Wasserschichten an, oder Archaeen der Gattung Methanosarcina setzten es massenhaft frei, aber die Zusammensetzung der Erdatmosphäre hat sich stark verändert.
Das Ergebnis all dieser Probleme ist eine Testversion der Apokalypse: Der Himmel war von einem Schleier aus Vulkanstaub bedeckt, mit dem der Staub des Asteroideneinschlags vermischt wurde. Die Luft war heiß und trocken, und der Ozean verwandelte sich in eine Säurelösung, die für das Leben der meisten seiner ehemaligen Bewohner völlig ungeeignet war.
Diversitätskrise
Nur wenige Lebewesen können unter solch schrecklichen Bedingungen überleben, glauben viele moderne Paläontologen. Daher starb die Fauna massenhaft aus, und erst als sich die Atmosphäre auflöste und das Meerwasser aus Säure einfach salzig wurde, begannen die seltenen überlebenden Kreaturen eine neue Evolutionsstufe. Aber wie sich herausstellte, hat dieses logische und verständliche Schema leider nichts mit der Realität zu tun!
Der russische Paläontologe, Doktor der Biowissenschaften, Leiter des Arthropodenlabors des Paläontologischen Instituts, Alexander Pawlowitsch Rasnitsyn, untersucht seit vielen Jahren Insekten der Perm- und Triaszeit. Und nach seinen Angaben stellt sich heraus, dass es tatsächlich kein katastrophales großes Aussterben gab.
Die Krise an der Grenze zwischen Perm und Trias wurde als so tief angesehen, dass der berühmte britische Paläontologe Michael Benton sogar ein Buch mit dem Titel When Life Almost Died veröffentlichte. Ein anderer Wissenschaftler, Jack Sepkoski von der University of Chicago, präsentierte in einer seiner Arbeiten eine Grafik, die zeigt, wie der Anstieg der Tiervielfalt allmählich durch eine relativ stabile Anzahl von Arten und tiefe, scharfe Einbrüche des Aussterbens ersetzt wird. Und russische Wissenschaftler fanden heraus, dass es an der Grenze zwischen Perm und Trias einen gewissen Rückgang gibt, der jedoch lang und nicht so tief ist, wie von Sepkowski dargestellt. Dieser sehr lange Einbruch in Perm und Trias dauerte mehr als die Hälfte der Perm-Zeit - zig Millionen Jahre.
Artenvielfalt der drei Hauptarten der Meeresfauna des Phanerozoikums: Kambrium, Paläozoikum, Moderne
Grafik: J. John Sepkoski, Jr. / Beiträge zur Zoologie
Um die Ereignisse dieser fernen Zeit genauer zu verstehen, verwendeten Rasnitsyn und seine Kollegen ihre eigene Methodik. Sie arbeiten auf Familienebene, weil Insekten nicht genug Ordnungen haben, aber es gibt zu viele Gattungen, und vor allem sind sie sehr kurzlebig. Als Ergebnis wurde eine Kurve erstellt, die auf mehreren Indikatoren basiert, von denen die wichtigsten die ersten und letzten Funde von Vertretern bestimmter Familien sind. Das Erscheinen in der geologischen Aufzeichnung und das Verschwinden daraus wurde als Vorkommen und Aussterben interpretiert. Es stellte sich heraus, dass die Gesamtzahl der Familien (dh die tatsächliche Vielfalt der Fauna) im gesamten Mittel- und Oberperm sehr langsam abnimmt und kein scharfes Aussterben widerspiegelt. In der unteren Trias gibt es praktisch keine Insekten, aber das Problem istdass in der mittleren und oberen Trias ein sehr bedeutender Teil der paläozoischen Familien wieder auftaucht. "Das heißt, über das Aussterben - das ist überhaupt nicht die Geschichte", bemerkt Rasnitsyn.
Und eine absolut bemerkenswerte Sache - das spätpermische Aussterben wird traditionell mit den sibirischen Fallen in Verbindung gebracht, mit dem Ausgießen einer kolossalen Menge magmatischer Materie in Sibirien. Es wird argumentiert, dass die Freisetzung großer Mengen von Gasen, das Verbrennen von angesammelter Kohle und Torf und andere dramatische Ereignisse den Planeten in eine perfekte Gaskammer verwandelten. Tatsache ist jedoch, dass die Tunguska-Lava-Ausgüsse nicht gleichzeitig auftraten und aus den intertrappäischen Sedimentschichten (z. B. aus Tunguska und Babi Kamen in Kusbass) eine Vielzahl von Insekten und Pflanzen bekannt sind. Das heißt, diese Lavafelder haben die Biosphäre nicht zerstört - zumindest die Flora und Entomofauna.
Was geschah in diesem Fall mit der Vielfalt der Insekten, während der Rest der Fauna weltweit ausgestorben war?
„Die Intensität des Aussterbens von Insekten im Mittel-Oberperm auf dem Höhepunkt des Großen Aussterbens gefriert auf dem gleichen Niveau. Gleichzeitig wird das Auftreten neuer Familien stark reduziert. Es stellt sich heraus, dass die Abnahme der Diversität nicht auf eine Zunahme des Aussterbens zurückzuführen ist, sondern auf eine Abnahme der Entstehungsrate neuer Familien, und dieser Parameter bestimmt die gesamte Dynamik der Diversität bei Insekten. Das heißt, das Aussterben, das hauptsächlich von externen Faktoren - Vulkanismus, Fallen, Asteroiden - in großen und interessantesten Zeitintervallen abhängt, stellt sich als konstanter Wert heraus, und die Dynamik des Aussehens variiert, was weitgehend durch die inneren Eigenschaften von Organismen und die in der Biosphäre ablaufenden Prozesse bestimmt wird. Das ist eine ganz andere Ideologie! - ruft Dr. Rasnitsyn aus.
Alexander Rasnitsyn
Foto: lenta.ru
Studien an permischen und triassischen Insekten zeigen also, dass es nicht nötig ist, über ein scharfes Aussterben zu sprechen, das durch eine globale Katastrophe hervorgerufen wird. Der langfristige und allmähliche Rückgang der Vielfalt permischer Insekten erinnert eher an die letzten Millionen Jahre der Kreidezeit, als die Zahl der bekannten Gattungen von Dinosauriern allmählich und unaufhaltsam von Hunderten zu Beginn der Kreidezeit auf 10 bis 30 am Ende abnahm. Der Grund für diese Verarmung der Vielfalt, zumindest bei Insekten, ist die evolutionäre Stase, wenn neue Familien einfach aufhören zu erscheinen und die alten weiterhin wie zuvor leben und mit der gleichen Geschwindigkeit aussterben.
Die Tragödie der Perfektion
Aber wie kann die Evolution aufhören? Diese Frage wird sich unweigerlich für jeden Leser stellen, der den Schulkurs in Biologie gemeistert hat. Es ist nicht bekannt, was Charles Darwin darüber dachte, aber moderne Wissenschaftler glauben, dass dies nicht nur möglich ist, sondern in bestimmten Fällen einfach sein muss.
„Wenn wir uns im Rahmen der sehr synthetischen Theorie, die in der Schule verabschiedet wird, ausschließlich auf den genetischen Ansatz der Evolution beschränken, sollten sich Kreaturen, bei denen sich die Genetik intensiver ändert, schneller entwickeln als andere: diejenigen, die sich schneller vermehren, haben eine größere Population und eine höhere Fruchtbarkeit. Mit anderen Worten, Bakterien. Und die größten und langsamsten Brutformen entwickeln sich am langsamsten. Tatsächlich entwickeln sich Elefanten und Wale am schnellsten und einzellige am langsamsten. Alles ist genau das Gegenteil “, sagt Rasnitsyn.
Warum passiert es? Wissenschaftler haben noch keine genaue Antwort, aber wenn es keinen Zweifel an der Richtigkeit der Genetik gibt, bleibt nur eines zu vermuten: Die durch die Genetik bereitgestellten Reserven an Veränderungen bei Elefanten und Walen reichen völlig aus, um die schnellste Evolution sicherzustellen. Aber für andere ist die Evolution irgendwie gehemmt und verläuft nicht oder nicht mit voller Geschwindigkeit. Die Frage ist, was die Evolution zurückhält. Rasnitsyn schlug das Konzept eines adaptiven Kompromisses vor, der auf der Tatsache beruht, dass es sehr schwierig ist, eine Sache zu ändern, ohne andere Parameter gemäß den entsprechenden Regeln zu beeinflussen, wenn alles im Körper koordiniert und harmonisch ist. Und korrelative Änderungen sind fast immer nicht adaptiv und daher schädlich.
Perm-Insekten
Damit die Evolution in einer solchen Situation voranschreiten kann, ist eine fein ausgewogene Organisation eines Lebewesens erforderlich. Eine einfache Verschärfung der Bedingungen führt zum Aussterben, und eine Erweichung führt nur zu einer erhöhten Reproduktion, einer Erhöhung der Sterblichkeit in Abhängigkeit von der Dichte und der Wiederherstellung des gesamten Systems auf demselben Niveau. Offensichtlich ist die Überwindung des adaptiven Kompromisses unter einigen einseitigen Änderungen der Bedingungen möglich, obwohl tatsächlich nur einige der Funktionen einer adaptiven Steuerung unterzogen werden. Zum Beispiel befindet sich ein Organismus auf einer Insel, auf der es keine Raubtiere oder gefährlichen Parasiten gibt, und das ganze Problem besteht darin, zu lernen, wie man isst, was dort ist. Übrigens ist bekannt, dass auf den Inseln häufig eine schnelle Evolution stattfindet und dass Tiere groteske Formen annehmen. Die Evolution findet also statt, wenn solche unausgeglichenen Bedingungen auftreten.beim Betreten einer neuen ökologischen Nische. Mit der Zeit wird sie wieder eine völlig ausgeglichene Kreatur erschaffen, nach der die evolutionäre Stase wieder kommen wird. Was passiert, wenn in der Fauna alle ihre Bestandteile eine sehr hohe Perfektion erreichen, ein starker Kompromiss sozusagen in ihrer Perfektion stagniert? Wenn sich die Bedingungen ändern, sterben sie einfach aus - bis der Lebensraum frei wird, bis die Bedingungen weicher werden, die adaptive Kontrolle abnimmt und die Evolution einfacher wird. Wir sehen das alles am Beispiel paläozoischer Insekten.in ihrer Perfektion verknöchern? Wenn sich die Bedingungen ändern, sterben sie einfach aus - bis der Lebensraum frei wird, bis die Bedingungen weicher werden, die adaptive Kontrolle abnimmt und die Evolution einfacher wird. Wir sehen das alles am Beispiel paläozoischer Insekten.in ihrer Perfektion verknöchern? Wenn sich die Bedingungen ändern, sterben sie einfach aus - bis der Lebensraum frei wird, bis die Bedingungen weicher werden, die adaptive Kontrolle abnimmt und die Evolution einfacher wird. Wir sehen dies alles am Beispiel paläozoischer Insekten.
„Der Auszug aus unserer Forschung ist, dass Insekten kein Massensterben hatten und die Dynamik ihrer Vielfalt durch die Dynamik der Entstehung neuer Gruppen und nicht durch die Dynamik des Aussterbens bestimmt wird. An Land waren die Auswirkungen und das Ausmaß der Perm-Trias-Katastrophe viel geringer als im Meer, was völlig erstaunt ist, wenn man bedenkt, dass die Ursachen der Katastrophe in atmosphärischen Veränderungen, Asteroideneinschlägen und Vulkanismus liegen. Und da unser Ansatz nicht auf andere Tiergruppen angewendet wurde, kann ich nicht sagen, dass die Situation mit Insekten spezifisch ist. Die Entwicklung der Insektenvielfalt vom Karbon bis zum heutigen Tag ist sehr ähnlich der Veränderung der Gesamtvielfalt anderer Tiere in dieser Zeit. Daher ist es überhaupt nicht ausgeschlossen, dass sich diese Trends als allgemein herausstellen, und das Aussterben der Perm-Trias wurde tatsächlich durch biologische,und nicht durch geologische Faktoren “, fasst Rasnitsyn zusammen.
Dmitry Samarin