Biblioteka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Biblioteka > Biologia > Tajemnica epoki lodowcowej  



[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6] 
Peter D. Ward
JĄDRO CIEMNOŚCI
Co - a może kto - spowodowało wymieranie ssaków w epoce lodowcowej? Pytanie to nurtowało uczonych od końca XVIII wieku, ponieważ wymieranie dużych ssaków u schyłku epoki lodowcowej było czymś więcej niż pewnym zaburzeniem w biosferze. Było masowym wymieraniem.

Niepokojące jest już wyginięcie jednego gatunku. Gatunek tworzą organizmy zdolne do krzyżowania się między sobą. Aby wymarł cały gatunek, muszą zginąć wszystkie osobniki do niego należące. Wymarcie jednego gatunku ma zwykle niewielki wpływ na inne organizmy na Ziemi. (Nasze wyginięcie byłoby z pewnością wyjątkiem od tej reguły). W ciągu ostatnich 500 milionów lat dochodziło jednak do wymierania w krótkim czasie znacznej części żyjących gatunków. Wydarzenia te miały istotny wpływ na przebieg ewolucji tych gatunków, które przetrwały. Na przykład, gdyby nie wyginęły dinozaury, mało prawdopodobne byłoby nastanie ery ssaków, a także ery człowieka.

W czasie ostatniego pół miliarda lat nastąpiło 15 epizodów masowego wymierania. Pięć z nich uważa się za "wielkie", bowiem w ciągu kilku milionów lat, lub szybciej, wyginęła wtedy ponad połowa istniejących gatunków. Dwa z nich - epizod, w trakcie którego wyginęły dinozaury, oraz wcześniejsze zdarzenie, które zakończyło okres historii Ziemi nazywany erą paleozoiczną - są najbardziej pomocne w rozumieniu katastrofy w epoce lodowcowej. Podobnie jak wymieranie w epoce lodowcowej, obie te wielkie katastrofy miały wielki wpływ na zwierzęta lądowe. Zmieniły tak bardzo naturę życia na Ziemi, że geolodzy na ich podstawie dokonali podziału historii planety na ery. Stanowią one osnowę skali czasu geologicznego.

Geologiczną skalę czasu tworzy zestaw hierarchicznych jednostek. Zrozumienie tych jednostek, tak dobrze znanych dziesięcioletnim entuzjastom dinozaurów (ale nie znanych większości z nas), jest absolutnie niezbędne, aby zajmować się daleką przeszłością. Najdłuższe nazywane są erami. Ery dzielą się na krótsze jednostki zwane okresami, które z kolei dzielą się na epoki. Paradoksalnie, każda jednostka na geologicznej skali czasu była pierwotnie określana wyłącznie za pomocą charakterystycznych dla niej skamieniałości, a nie mierzona w latach. Dopiero od niedawna potrafimy określić w latach, kiedy kończyły się i zaczynały poszczególne jednostki. Możemy tego dokonać za pomocą technik datowania skał i skamieniałości z wykorzystaniem izotopów takich pierwiastków, jak argon i węgiel.

Skala czasu była tworzona przez wiele dziesięcioleci w pierwszej połowie XIX wieku, na długo zanim naukowcy nauczyli się określać absolutny wiek skał. Powodem tworzenia skali czasu była potrzeba chronologicznego uporządkowania ogromnego, z pozoru chaotycznego, zbioru skał osadowych. Ponieważ było to możliwe wyłącznie dzięki występującym w nich skamieniałościom i ze względu na to, że znaczne zmiany w składzie skamieniałości były najczęściej spowodowane masowym wymieraniem gatunków, to właśnie epizody wymierania wytyczyły przełomowe momenty w geologicznej i biologicznej historii naszej planety.

Przy dokonywaniu nawet najdokładniejszych podziałów na jednostki wykorzystywano fakt, że skały osadowe w różnym wieku często zawierają różne zestawy skamieniałości i w ten sposób są zapisem różnych odcinków czasu. Ponieważ skały osadowe, nośniki skamieniałości, są odkładane warstwa po warstwie, poszczególne warstwy odpowiadają różnym okresom przeszłości. Niektóre z tajemniczych nazw ciągle używanych w geologicznej skali czasu pochodzą od nazw regionów, gdzie po raz pierwszy opisano daną jednostkę. Okresy znane jako kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon, perm tworzą erę paleozoiczną, "czas życia starożytnego", która trwała od 530 do 250 milionów lat temu. Trias, jura i kreda tworzą erę mezozoiczną, "czas życia średniowiecznego", trwającą od 250 do 65 milionów lat temu. Trzeciorzęd i czwartorzęd są okresami ery kenozoicznej, "czasu życia nowożytnego", która rozpoczęła się po erze mezozoicznej i trwa do dzisiaj.

Ponieważ kolejne jednostki mogą być wyznaczone jedynie na podstawie odmiennej zawartości skamieniałości, granice między jednostkami zostały określone w punktach, w których warstwy skał pokazują zasadnicze zmiany fauny i flory. Im większa zmiana, tym wyżej w hierarchii stoi granica (a więc zmiany, które wytyczają granice między poszczególnymi epokami, są znacznie mniej wyraźne niż te, które oddzielają poszczególne okresy, a największe różnice występują między różnymi erami). Jeden w najwybitniejszych pionierów badań przeszłości Ziemi, John Phillips, stwierdził w 1860 roku, że masowe wymierania są najważniejszym czynnikiem powodującym zmianę zawartości skamieniałości w warstwach osadów i wobec tego odgrywają najważniejszą rolę przy określaniu skali czasu. Phillips zaproponował, żeby dwa największe epizody wymierania - jeden, kończący okres permski (obecnie wiadomo, że epizod ten wydarzył się 250 milionów lat temu), i drugi, kończący okres kredowy (65 milionów lat temu), dzieliły ostatnie 500 milionów lat historii Ziemi na trzy wielkie odcinki czasu, z których każdy charakteryzuje się odrębnym zestawem skamieniałości morskich i lądowych organizmów. To właśnie Phillips zaproponował nazwy ery paleozoicznej, której koniec wyznacza masowe wymieranie na przełomie permu i triasu, oraz er mezozoicznej i kenozoicznej, które oddziela masowe wymieranie z przełomu kredy i trzeciorzędu. Dziś nadal używamy tych nazw.

powiększenie...

Geologiczna skala czasu. Wg Steve Stanley: Earth and Life Through Time. Za zgodą W.H. Freeman.

Ponieważ te największe masowe wymierania są ważne w określaniu skali czasu życia na Ziemi, nie dziwi, że zostały najlepiej zbadane. Wcześniejsza z tych katastrof, epizod sprzed 250 milionów lat między permem a triasem, uważana jest za bardziej znaczącą, wymarło bowiem wówczas aż 90% żyjących wtedy gatunków. Wydarzenie z końca permu nastąpiło wcześniej, dlatego wiemy o nim mniej niż o katastrofie z przełomu kredy i trzeciorzędu, czyli "K/T", sprzed 65 milionów lat.

Epizod K/T doprowadził do wyginięcia 60-70% wszystkich gatunków na Ziemi, a najbardziej znanymi jego ofiarami stały się dinozaury. Pierwotnie sądzono, że wywołały go wybuchy wulkanów lub zmiany klimatyczne i dlatego trwał wiele milionów lat. Od 1980 roku obowiązuje jednak zupełnie inny pogląd na przyczynę tego wymierania i czas jego trwania. Większość geologów uważa obecnie, że wymieranie na przełomie kredy i trzeciorzędu zostało spowodowane zaburzeniami w środowisku, które nastąpiły po uderzeniu w powierzchnię Ziemi komety o kilkunastokilometrowej średnicy. Konsekwencje tego uderzenia - kwaśne deszcze, gwałtowna zmiana temperatury, globalne pożary lasów, utrzymujący się miesiącami mrok i zahamowanie fotosyntezy - doprowadziły do krótkiego okresu masowego wymierania, trwającego od kilkudziesięciu do kilku tysięcy lat. Kiedy opadł pył, dinozaury, i wiele innych lądowych i morskich gatunków, już zniknęły. Jeszcze więcej organizmów wymarło w następnych tysiącleciach, w wyniku skażenia gleby przez zawarte w atmosferze substancje.

Odkrycia, że masowe wymieranie, które zniszczyło dinozaury, było spowodowane przez uderzenie komety lub planetoidy, dokonała w 1980 roku grupa badaczy z Berkeley, w której skład wchodzili Luis Alvarez i jego syn Walter. Hipoteza uderzeniowa Alvarezów, jak obecnie jest nazywana, budziła początkowo kontrowersje, ale dane mineralogiczne, chemiczne i paleontologiczne zebrane w latach osiemdziesiątych przekonały większość naukowców znających problem, że około 65 milionów lat temu duża kometa lub planetoida, której tor przeciął tor Ziemi, rzeczywiście uderzyła w naszą planetę. Odkrycie na półwyspie Jukatan w Meksyku ogromnego, liczącego 65 milionów lat, krateru o wielu pierścieniach (obecnie nazywanego kraterem Chicxulub), którego średnica wynosi ponad 300 kilometrów, rozwiało sceptycyzm większości przeciwników tej hipotezy. Jesteśmy teraz właściwie pewni, że koniec ery mezozoicznej został spowodowany uderzeniem jednego z największych pozaziemskich ciał, które rozbiły się o Ziemię od czasu utworzenia się litosfery.

Początkowo niektórzy badacze sądzili, że wszystkie masowe wymierania można wyjaśnić uderzeniem obiektów kosmicznych. W ciągu 15 lat po odkryciu Alvarezów badano wiele przypadków masowego wymierania, aby stwierdzić, czy także one mogły być spowodowane przez niepożądane wizyty obiektów z peryferii Układu Słonecznego. Ku rozczarowaniu znacznej liczby osób (i zadowoleniu jeszcze większej) właściwie nie ma dowodów na to, aby którykolwiek z pozostałych przypadków masowego wymierania został spowodowany uderzeniem pozaziemskiego obiektu. Kolejno znajdowano najrozmaitsze przyczyny, w tym zmiany klimatu, zmiany w stężeniu różnych gazów tworzących atmosferę i wzmożoną aktywność wulkaniczną. W przypadku niedawnego masowego wymierania w epoce lodowcowej, kiedy to wyginęło tak wiele gatunków dużych ssaków, najważniejszym czynnikiem mogła być działalność człowieka.

Masowe wymieranie w epoce lodowcowej, mimo iż jest to najświeższy z 15 takich epizodów w ciągu ostatnich 500 milionów lat, nie zostało bynajmniej najlepiej poznane ani najstaranniej przebadane, co stanowi wielki paradoks. Rysują się wszakże pewne ogólne prawidłowości, a nauka płynąca z jednego wydarzenia często może być wykorzystana do badania innych. Epizody z przełomu permu i triasu oraz kredy i trzeciorzędu są szczególnie pomocne przy poznawaniu epizodu z epoki lodowcowej, ponieważ we wszystkich tych trzech epizodach wyginęła większość dużych zwierząt lądowych. Metody badań nad tym, w jaki sposób wymarły duże zwierzęta, są podobne w przypadku wszystkich trzech katastrof. To na podstawie badań wymierania z przełomu permu i triasu oraz kredy i trzeciorzędu można uzyskać nowe dane o zdarzeniach z epoki lodowcowej.

Zdemaskowanie zabójcy dużych zwierząt epoki lodowcowej nie jest proste. Wymaga licznych narzędzi: teorii, która pozwoli sporządzić listę podejrzanych i, być może, motywów zbrodni; pracy w terenie, która dostarczy danych, oraz samych danych, które umożliwią ostateczne rozwiązanie tajemnicy, pozwalając na odrzucenie różnych hipotez. Najważniejszymi i zdecydowanie najtrudniejszymi do zdobycia są dane, które pozwoliłyby dokładnie określić czas. Musimy wiedzieć, czy wymieranie w epoce lodowcowej zajęło setki, tysiące czy wiele tysięcy lat, a także, czy miało jedną ważną przyczynę, czy wiele. Najważniejsze zatem, by określić, ile czasu trwał ten epizod.

Trzeba też mieć punkt wyjścia. W większości przypadków dochodzenie zaczyna się w miejscu zbrodni. Tutaj mamy jednak do czynienia z masowym morderstwem, w skali całej Ziemi, być może więc nasze dochodzenie najlepiej będzie zacząć w miejscu, gdzie po raz pierwszy odkryto zbrodnię. W tym celu musimy odbyć podróż w czasie do eleganckiego ogrodu w Paryżu, gdzie znajduje się stare muzeum pełne pożółkłych, pleśniejących kości, upamiętniające życie i pracę Georges'a Cuviera, ojca anatomii porównawczej, człowieka, który pierwszy dostrzegł, że wymieranie gatunków rzeczywiście zachodzi. Cuvier, zaufany człowiek Napoleona, był pierwszym i prawdopodobnie największym w historii anatomem kręgowców. Był także pierwszym specjalistą w dziedzinie masowego wymierania, który wiedział, że aby zrozumieć wybrany epizod masowego wymierania, trzeba zbadać wszystkie z nich.

Tablica skamieniałości mięczaków z Francji. Nagłe zniknięcie wielu mięczaków przekonało Georges'a Cuviera do teorii katastrof.

We wrześniu 1995 roku rozpocząłem taką podróż do Paryża, lecz, jak się okazało, nie miała to być podróż bezpośrednio na miejsce. Nadkładałem drogi z powodu naukowych zebrań, z których jedno dotyczyło masowego wymierania na przełomie permu i triasu, a drugie epizodu K/T. Na początku tej podróży miałem nadzieję zakończyć dziesięcioletnie badania nad starszymi epizodami wymierania i rozpocząć studia nad późniejszym, ufając naiwnie, że katastrofę w epoce lodowcowej można rozumieć jako wydarzenie jakościowo i ilościowo odmienne od wcześniejszych takich wydarzeń. Myliłem się. Obecnie, podobnie jak Cuvier, jestem przekonany, że wiedza o globalnych katastrofach biotycznych w odległej przeszłości jest niezbędna, jeśli chce się zrozumieć bliższą współczesności katastrofę, która zdziesiątkowała duże ssaki w epoce lodowcowej. Zrozumienie tych wydarzeń może być nawet konieczne, jeśli spełnić się mają nadzieje na zachowanie różnorodności biologicznej na naszej planecie.

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6] 
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach