В деле о массовом убийстве земной фауны на границе пермского и триасового периодов появились новые подозреваемые. Найденные учеными Массачусетского технологического института улики указывают, что ответственность за самое катастрофическое вымирание в истории несут метанпродуцирующие микроорганизмы.
Как известно, пермотриасовое вымирание уничтожило 90% морских и 70% наземных видов фауны. Объяснить это уникальное событие пытались ударом астероида, массовым извержением вулканов и даже глобальным возгоранием месторождений каменного угля. Согласно новой гипотезе, во всем виноваты археи Methanosarcina – микроскопические организмы, крайне непритязательные к условиям жизни и поэтому широко распространенные по нашей планете.
Взрывное увеличение их численности в океанах, по мысли ученых, привело к моментальному в геологических масштабах времени изменению состава атмосферы и кислотности океана, которые повлекли за собой климатические изменения. Определенную роль в этом сыграли и вулканы, но они были скорее инструментами, а не главными движущими силами самого страшного вымирания в истории Земли.
Профессор геофизики МИТ Даниэль Ротман, постдок Грегори Фурнье и несколько их коллег из Китая предложили три доказательства ведущей роли Methanosarcina в этом вымирании. Во-первых, геохимические данные говорят об экспоненциальном, и даже еще большем, росте содержания углекислого газа в атмосфере. Во-вторых, генетическая история метаносарцин свидетельствует, что именно тогда они сильно изменились, превратившись в крупнейших производителей метана в биосфере. И, в третьих, в отложениях тех времен появляется просто огромное количество никеля – важнейшего для жизнедеятельности Methanosarcina химического элемента.
Но обо всем по порядку. Традиционно приток углекислого газа в атмосферу пермского периода объяснялся вулканической активностью. Как раз тогда половину Сибири покрывали лавовые поля, известные сегодня как сибирские траппы. Но расчеты ученых МИТ показывают, что их все же было бы недостаточно для наблюдаемого повышения уровня углекислоты. Кроме того, его динамика никак не вписывается в вулканическую модель.
«Быстрое первоначальное поступление углекислого газа из вулканов должно сопровождаться последующим постепенным снижением его уровня, – пояснил Фурнье. – Вместо него мы видим резкое и продолжающееся в дальнейшем увеличение. Это говорит о микробном источнике углекислоты, потому что рост популяций микроорганизмов – одно из немногих явлений, способных поддержать увеличение поступления углерода в геометрической прогрессии и даже еще быстрее».
Но почему метаносарцины решили «надышать» в атмосферу именно в это время? Оказывается, именно в конце пермского периода они приобрели от другого микроба способность особенно эффективно вырабатывать метан. В результате накопленные в океане к тому времени гигантские запасы растворенного углерода оказались немедленно переработаны в газ и выброшены в атмосферу.
Последним ключом к загадке пермского вымирания стало открытие крупных залежей никеля в отложениях, сформировавшихся после трапповых извержений Сибири. А никель является лимитирующим численность Methanosarcina элементом, необходимым им для размножения. Сложив части этой мозаики, геофизики МИТ восстановили картину Великого вымирания во всех подробностях.
Взрывной рост микробного производства метана привел к подкислению океана и насыщению атмосферы парниковыми газами. Кислые и теплые воды не позволяли морской фауне строить раковины и панцири, отчего она быстро и полностью вымерла. А парниковый эффект изменил климат, ударив по сухопутной биоте. «Совокупное влияние этих факторов было гораздо более мощным, чем каждого из них по отдельности», – говорит Ротман. И даже если решающих доказательств вины Methanosarcina в пермотриасовом вымирании пока не получено, некоторые альтернативные гипотезы уже можно смело отбросить, отмечает Phys Org.
Статья Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle опубликована порталом PNAS.
Doi: 10.1073/pnas.1318106111
