Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра генетики

Реферат

Массовые вымирания и их объяснение

Письменный Глеб Эдуардович

Минск, 2020

Введение

Долгое время палеонтологи пытались понять, почему же вымерли динозавры. Все-таки динозавры господствовали более 100 миллионов лет. Они были самой процветающим классом животных на нашей планете. А потом за какое-то время - может, за несколько тысяч лет, а может, за пару дней - они исчезли. Так что же случилось?

Предлагалось множество объяснений - от фантастических (динозавров истребили охотившиеся на них маленькие зеленые человечки на летающих тарелках) до весьма правдоподобных (изменение климата разрушило их экологическую нишу). Больше всего мне нравится объяснение, связывающее вымирание динозавров с появлением цветковых растений, произошедшим, как считается, 65 миллионов лет назад - как раз тогда, когда исчезли динозавры. Смысл в том, что до этого динозавры питались главным образом сосновыми иголками и подобной им пищей, насыщенной натуральными маслами, а когда им пришлось переключиться на траву, все они умерли от запора! вымирание растение вулканизм климат

В данном реферате мы рассмотрим и сделаем определённые выводы, проанализировав, следующие статьи:

1. Массовые вымирания

2. Ртуть в ордовикских отложениях подтверждает вулканическую гипотезу первого массового вымирания

3. Связь массовых вымираний с вулканизмом получила новое подтверждение

4. Найдены свидетельства массового вымирания в начале протерозоя

5. В прошлые эпохи постепенное потепление климата сопровождалось внезапным кризисом биоты

Разбор статей

В первой статье мы узнаём о происхождении гипотезы Альвареса. В 1980 г. нобелевский лауреат Луис Альварес и его сын Уолтер провели тщательный анализ осадочных отложений, образование которых относится к тому же периоду, что и вымирание динозавров. В отложениях они обнаружили аномально высокую концентрацию химического элемента иридия. А т.к. тяжёлые металлы уже давно находятся в глубине земли, это свидетельствовало об падении астероида, т.к. именно в некоторых типах астероидов иридий - главное содержимое. Также геологи при изучении отложений, образовавшихся во время гипотетического удара, обнаружили так называемый «ударный кварц» - минерал, который мог сформироваться только при высоких температуре и давлении, вызванных ударом астероида.

Позже, в 1992 году, была найдено первое доказательство - кратер диаметром более 170 км на полуострове Юкатан в Мексике, большей частью похороненный под донными океанскими отложениями.

Во второй статье мы знакомимся с вулканической теорией и ее доказательствами в ордовикский период. Группа японских и американских ученых под руководством Дэвида Джонса (David S. Jones) из Амхерстского колледжа (штат Массачусетс, США) и Кунио Каихо (Kunio Kaiho) из университета Тохоку (Япония) изучили в осадочных отложениях периода катастрофы содержание ртути - элемента, однозначно имеющего вулканическое происхождение. В образцах морских осадочных пород возрастом 445-443 млн лет из штата Невада (палеоконтинент Лаврентия) и из Южного Китая действительно было обнаружено аномально много ртути. Единственным источником ртути в доантропогенный период (т.е. до появления на Земле человека) были вулканические извержения, во время которых ртуть выделяется в газообразной форме, накапливаясь затем в осадочных отложениях.

В изученных породах были выявлены три пика накопления ртути. Первый - в породах катийского (карадокского) яруса, второй приурочен к границе слоев катийского (карадокского) и хирнантского (ашгильского) ярусов. Еще один максимум накопления ртути связан с отложениями, формировавшимися непосредственно в период хирнантского максимума оледенения, после которого началось восстановление уровня океана. Полученные результаты позволяют говорить о том, что в позднем ордовике не просто имели место активные вулканические процессы, а это был многофазный вулканизм глобального масштаба.

В ближайшем будущем авторы планируют использовать тот же геохимический метод для проверки «вулканической» гипотезы причины второго в истории Земли массового вымирания (девонского). Для этого они проведут анализы на ртуть осадочных отложений позднедевонского возраста из разных частей планеты.

В третьей статье мы знакомимся с ещё одним доказательством причастности вулканизма к массовым вымираниям. Многие геологи изучали вопрос трапового магматизма. Трапповый магматизм должен сопровождаться выбросом в атмосферу большого количества вулканических газов, таких как CO2, SO2 и HCl. Но столкнулись с проблемой, что при расчётах, что при образовании трапов вылеляется не больше СО2 чем в нынешние дни. Также в случае сибирской трапповой провинции должен был образоваться грандиозный бугор высотой около 2 км, однако никаких геологических свидетельств такого подъема обнаружено не было.

Геологи Степан и Александр Соболевы и их коллегам из различных институтов России, Германии и Франции, чья статья опубликована в последнем выпуске журнала Nature. На основе детального химического анализа образцов сибирских базальтов авторы пришли к выводу, что в магме, из которой образовались сибирские траппы, имелась значительная (10-20-процентная) примесь переработанных пород океанической коры. Как известно, океаническая кора погружается в мантию в зонах субдукции, приуроченных к глубоководным желобам.

Модель, разработанная авторами на основе новых данных, показывает, что никакого поднятия земной поверхности не должно было быть, потому что вершина мантийного плюма из-за примеси пород океанической коры имела более высокую плотность, чем считалось до сих пор, и механизм ее взаимодействия с литосферой был иным. Плюм не приподнимал литосферу, подобно чудовищному пузырю, а постепенно «проедал» ее снизу путем эрозии, которая происходила в зоне контакта расплавленного вещества вершины плюма с твердыми породами верхней мантии (которые составляют нижнюю часть литосферы). В результате всего за несколько сотен тысячелетий плюм «проел» себе путь до нижних слоев земной коры, располагавшихся на глубине около 50 км. Модель также показала, что выброс в атмосферу CO2 и HCl, высвобожденных из расплавленных пород, был, во-первых, в несколько раз более масштабным, чем предполагалось ранее, во-вторых - не постепенным, а стремительным. Основная масса газов должна была прорваться в атмосферу в самом начале процесса, еще до того, как расплавленная магма поднялась до глубины 50 км, то есть до основной фазы траппового магматизма.

Таким образом, новая модель подтверждает гипотезу о том, что причиной великого вымирания был трапповый магматизм, а также дает ответы на некоторые спорные вопросы, связанные с механизмом образования трапповых провинций.

В четвёртой статье мы узнаём о свидетельствах массового вымирания в начале протерозоя. Очевидно, одно из первых массовых вымираний на планете было связано с так называемым «Великим кислородным событием» глобальным изменением состава атмосферы Земли, связанным с появлением в ее составе свободного кислорода, - произошедшим в самом начале протерозоя, около 2,45 млрд лет назад.

Чтобы понять, какая обстановка сложилась на Земле после окончания «Великого кислородного события» и как она повлияла на протерозойскую биоту, международная группа ученых во главе с Малкольмом Ходжскиссом (Malcolm S. W. Hodgskiss) из Стэнфордского университета изучила образцы барита из мощной (7-10 км) толщи осадочных пород возрастом 2,018-1,854 млрд лет на канадских островах Белчер в Гудзоновом заливе (рис. 1). Кристаллы этого минерала хранят на уровне изотопных подписей информацию об уровне кислорода в древней атмосфере, а распространенность барита в пределах всей толщи позволяет отследить историю изменений этого уровня. Авторы изучили изотопные составы кислорода, серы и бария в барите в совокупности с радиометрическим анализом возраста вмещающих слоев. В самых древних породах осадочного комплекса островов Белчер, образовавшихся непосредственно после окончания «Великого кислородного события» (формация Костелло, возраст 2,018 млрд лет), было зафиксировано чрезвычайно низкое (по сравнению с уровнем периода «Великого кислородного события») значение тройного изотопного коэффициента кислорода Д17О: от ?0,55 до ?0,78‰

Авторы провели моделирование (значения pO2 и pСO2 брались из различных опубликованных источников), которое показало, что для того, чтобы достичь таких низких значений Д¹⁷О по сравнению с уровнем «Великого кислородного события», первичная продуктивность цианобактерий по окончании этого периода должна была упасть существенным образом: в 5 раз при сценарии, в котором pO2 во время «Великого кислородного события» было принято за 0,1-1% PAL, и в 200 раз при сценарии pO2 = 10-100% PAL

В качестве первопричины, которая привела к вымиранию, авторы приводят исчерпание питательных веществ (в частности, фосфора) в океане во время бурного и несбалансированного роста биоты периода «Великого кислородного события». После окончания этого периода произошло частичное вымирание и стабилизация фотоавтотрофной биоты на определенном уровне.

В пятой статье мы знакомимся с точкой зрения, что биота, будучи целостной системой, проходит определенные «возрастные» периоды -- стадии роста, расцвета и упадка. Достигнув стадии упадка, таксон становится неустойчивым, и любое внешнее воздействие, даже не отраженное в геологических последовательностях, может вызвать вымирание.

Задавшись вопросом о механизмах биотических кризисов, международная группа палеонтологов из Школы биологии и наук об окружающей среде Дублинского университетского колледжа, факультета наук о Земле Оксфордского университета и отдела палеобиологии Национального музея естественной истории Смитсоновского института (Вашингтон, США) рассмотрела последовательность событий позднетриасового кризиса, который произошел около 200 млн лет назад, вскоре после появления первых динозавров и млекопитающих. Возможно, этот кризис в какой-то мере способствовал тому, что господствующее положение на суше (вплоть до следующего массового вымирания, произошедшего спустя 135 млн лет) заняли именно динозавры, а не зверообразные рептилии и их прямые потомки -- млекопитающие.

Одной из наиболее вероятных причин позднетриасового вымирания считается глобальное потепление: средняя температура земной поверхности к концу триаса была на целых 7 градусов выше нынешней. Потепление, в свою очередь, связывают с ростом концентрации углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ, возможно, выделялся в больших количествах из мантии, потому что в это время начал раскалываться суперконтинент Пангея, и по краям будущего Атлантического океана образовывались огромные поля вытекающих из недр и застывающих базальтов.

Палеоботаники проанализировали в деталях не только общее разнообразие, но и изменения структуры растительных сообществ в ходе кризиса. В качестве модельного примера они использовали шесть последовательных слоев позднетриасовых (рэтских) отложений Гренландии, то есть проследили шесть ступеней биотического кризиса. Гренландия в это время находилась на границе влажного и засушливого климата. Растительный мир этой территории был представлен влажными лесами из голосеменных и папоротников.

Ученые пришли к выводу, что постепенное потепление, связанное с ростом концентрации углекислого газа, могло быть важной, но не единственной причиной кризиса. Возможно, произошло еще какое-то более внезапное событие, ускорившее наступление кризиса

Заключение

Даже многочисленный исследования учёных не дают нам однозначного ответа, что становится причиной массовых вымираний видов в те, или иные эпохи, однако проведённые исследования подталкивают к определённым гипотезам, что уже может помочь обрисовать примерную картину событий того времени.

Размещено на Allbest.ru