Примерно четверть миллиарда лет назад на Землю обрушился апокалипсис. Известный как Великий умирающий, он унес больше жизней, чем любое другое массовое вымирание, известное науке, в том числе то, которое произошло с неавиными динозаврами 65 миллионов лет назад. Более 90 процентов всех видов на планете были истреблены, от одетых в броню трилобитов в океанах до гигантских рептилий на суше. Множество странных существ исчезло, уступив место предкам современной флоры и фауны.
Связанный контент
- Массивные извержения вулканов вызвали "великую смерть" Земли
- Как один акт эволюции почти уничтожил всю жизнь на Земле
То, что вызвало катаклизм, уже давно является предметом дискуссий - теории варьируются от воздействия астероидов до отрыжек метана микробами. Самый популярный сценарий начинается с вулканов в современной Сибири, которые вспыхнули примерно в нужное время, чтобы вызвать каскад проблем, включая изменение климата. Теперь команда исследователей обнаружила физические доказательства того, что чрезвычайно едкие дождевые кислоты, вызванные этими массивными извержениями, могли сыграть роль в гибели людей.
«Впервые мы можем сказать, что почва того времени имела кислотность, подобную кислоте уксуса», - говорит Марк Сефтон, геолог из Имперского колледжа в Лондоне, чья команда опубликует результаты в феврале в журнале Geology.
Сефтон и его коллеги исследовали следы древних почв в горных породах, которые относятся к исчезновению, которое произошло в конце пермского периода около 250 миллионов лет назад. В это время все суши в мире были объединены в суперконтинент Пангея. Камни, раскопанные в современной Северной Италии, содержали особенно интригующее вещество: ванилин, та же молекула, которая придает ванили ее вкус и аромат.
Марк Сефтон и соавтор исследования Синди Луи исследуют пермско-триасовую границу в итальянском каньоне Батерлок. (Предоставлено Марком Сефтоном) Ванилин естественным образом вырабатывается растениями и содержится в древесине. Но он не должен долго выживать сам по себе в земле, где бактерии выделяют ферменты, которые разрушают его. Нахождение значительных сумм, сохраняемых в течение сотен миллионов лет, было еще более удивительным.
«Это, конечно, необычно», - говорит Тим Багг, химик-биолог из Университета Уорика, который не принимал участия в исследовании. «Видеть, как накапливается ванилин, вероятно, свидетельствует об отсутствии бактериальной деградации».
Чтобы объяснить летаргию бактерий, исследователи обратились к молочной промышленности за вдохновением. Производители молока часто ароматизируют свои напитки, добавляя ваниль. Эксперименты показали, что подкисляющее молоко защищает добавку и продлевает вкус, потому что низкий pH дезактивирует ферменты, которые в противном случае нацелены на ванилин.
Активность почвенных бактерий в дикой природе может быть так же чувствительна к кислоте, что также объясняет, почему в итальянских породах содержится относительно небольшое количество химического вещества, называемого ваниловой кислотой, которое, как правило, образуется жевательными ванилинами. «Наши данные соответствуют идее, что кислотные дожди привели к прекращению функционирования микробов», - говорит Хенк Вишер, палеоэколог из Утрехтского университета в Нидерландах и член команды Сефтона.
Исследования кислотных дождей, вызванных в 20-м веке, главным образом электростанциями, работающими на ископаемом топливе, показали, что они могут разрушать экосистемы. Ядовитые осадки выводят питательные вещества из почвы и повреждают растения. Потеря растительности могла привести к широко распространенной эрозии, размышляет Септон, и нехватке пищи, которая усложнила жизнь существам, находящимся выше в пищевой цепи.
Световая микрофотография показывает повреждение ткани, нанесенное еловому листу кислотным дождем. (Научная фото библиотека / Corbis) Открытие является отрадной новостью для Бенджамина Блэка, теперь геолога из Калифорнийского университета в Беркли. В то время как в Массачусетском технологическом институте он помог создать компьютерное моделирование, которое оценило количество и серьезность кислотных дождей, которые могли быть вызваны сибирскими извержениями. «Когда я делал такой прогноз, я надеялся, что мы найдем способы проверить его», - говорит Блэк.
Опубликованная в 2013 году модель предполагала, что выделение углекислого газа в результате извержений могло бы снизить рН дождя примерно до 4, кислотность томатного сока. Добавьте в двуокись серы еще один распространенный вулканический выброс, и кислотность могла бы ухудшиться в сто раз - Северное полушарие могло быть омыто дождями, такими же кислотными, как и неразбавленный лимонный сок.
«Не может быть совпадением, что ванилин появляется именно в это время», - говорит Грег Реталлак, палеоботаник из Университета Орегона, который не принимал участия в исследовании. Но он предупреждает, что этот новый и незнакомый подход к изучению древних почв должен быть тщательно изучен. Retallack также спрашивает, могли ли выбросы диоксида серы из сибирских вулканов иметь такое глобальное влияние. Загрязнитель, как правило, образует тяжелые аэрозольные частицы, падающие с неба и ограничивающие его расстояние.
Реталлак полагает, что сильный кислотный дождь, предложенный командой Сефтона, мог бы стать результатом более мелкого извержения вблизи исследуемого участка. Другая возможность состоит в том, что в определенных условиях микробы могут производить серную кислоту и сами окислять окружающую среду. В любом случае падение рН почвы было бы ограничено регионом.
Укрепление аргумента в пользу всемирной эпидемии кислотных дождей может потребовать дальнейших усилий. Следы древних почв, относящихся ко времени Великой смерти, обнаружены не только в Италии, но и в таких местах, как Китай и Гренландия. Дальнейшие исследования могут проверить, содержат ли эти камни также оттенок ванили.
