Новая история происхождения жизни на Земле

Как все гениальное, измерение углекислого газа оказалось простым и понятным. Ботаники, изучая листья современных растений, уже давно проводили эксперименты, в которых определенные виды растений выращивались в закрытых смоделированных условиях, уровень CO₂ при этом можно было увеличивать или уменьшать относительно содержания данного газа в сегодняшней атмосфере (это около 360 ppm в те времена, когда такие эксперименты только начали проводить). Как выяснилось, растения крайне чувствительны к уровню углекислоты в атмосфере, даже небольшие концентрации CO₂ способны влиять на собственное содержание углерода в растениях, углерод — основной строительный материал живых организмов. Растения получают углекислый газ извне главным образом через устьица в листьях. Вырастая в условиях с повышенным содержанием CO₂, растения образуют небольшое количество устьиц, поскольку и малого количества хватает для их жизнедеятельности при высоких концентрациях углекислоты в воздухе. Исследователь с надеждой обращает свой взор к фоссилиям растений, в листьях которых хорошо просматриваются устьица, — и результаты подтверждают данные моделей Бернера.

В конце пермского периода и в течение раннего триаса, как видно по окаменелостям растений того времени, устьиц в листьях было немного. И в периоды всех трех массовых вымираний, которые мы сейчас обсуждаем, картина та же — уровни углекислого газа были очень высоки. Более того, концентрации CO₂ в атмосфере вырастали стремительно, не за миллионы — за тысячи лет.

Мы получаем, таким образом, совершенно новое видение случаев массовых вымираний. Каждое событие происходило в мире, который за очень короткий период резко потеплел с увеличением уровня углекислого газа в атмосфере (а также прибавлялось и метана, если судить по результатам соответствующих исследований). Температура была очень высока, а концентрации кислорода — весьма малы, и два этих фактора совпали с массовым вымиранием. Хотя сегодня случаи парникового эффекта не совпадают с падением уровней кислорода (как раз наоборот, из-за фотосинтеза), все же парниковые условия способствуют повышению температуры. Солнечный свет проникает через окна, но затем, когда он отражается обратно в виде волн и теплоты, оконные стекла становятся ловушкой для энергии, благодаря которой увеличивается температура воздуха в помещении. В атмосфере такими стеклами становятся углекислота, метан и водяные пары.

Жара опасна для любого животного. Самая высокая температура, которую может вынести животное, даже вполовину не достигает градуса кипения воды. Большинство животных погибает при 40 °C, а те, кто смог перенести такую температуру, погибают при 45 °C. Известно много несчастных случаев, когда дети погибали в закрытых машинах, что однозначно говорит о смертельной опасности, исходящей от быстрого повышения температуры. Два аспекта физиологической системы — количество кислорода в окружающей среде и количество тепловой энергии — в совокупности создают довольно трудную комбинацию для жизни: при повышении температуры животным требуется больше кислорода.

Из всех трех обсуждаемых случаев массовых вымираний данные об увеличении содержания CO₂ во время триасово-юрского вымирания особенно поразительны. Дженни Макэлвейн, палеоботаник из Чикагского университета, собрав и исследовав образцы пород в труднодоступных оледенелых местностях Гренландии в конце XX века, пришла к выводу, что, без всякого сомнения, в конце триаса произошло резкое увеличение содержания углекислого газа в атмосфере при уже весьма низком уровне кислорода.

Триас становится в нашем понимании все больше похож на конец перми. На что он точно не похож, так это на мел-палеогеновое вымирание, когда гибель животных произошла неожиданно и были затронуты практически все группы животных и растений, при этом ни животные, ни растения не смогли «предвидеть» вымирание по экологическим признакам и не успели приспособиться.

В конце триаса, наоборот, все группы, за исключением ящерообразных динозавров, сильно измельчали (при этом, в лучшем случае, не потеряли в разнообразии видов), и размеры уменьшались как до, так и после самого триасово-юрского вымирания, будто животные знали, что грядут еще более трудные времена и малые размеры дадут больше преимуществ для выживания.