Международная группа исследователей проанализировала пыльцу и споры возрастом около 200 миллионов лет, извлеченные из четырех точек бурения в Европе. Необычные изменения цвета находок проверили с помощью эксперимента с современными спорами. Это позволило выяснить, что стало их причиной. Работу опубликовали в Nature Geoscience.
Около 201 миллиона лет назад произошло вымирание границы триасового и юрского периода. Хотя это одно из пяти величайших вымираний фанерозоя (последнего полмиллиарда лет), многое в нем неясно до сих пор. Например, большинство ученых считают причиной вымирания массовый выброс углекислого газа во время извержений вулканов в средней Атлантике. Однако резкие колебания уровня моря, характерные для этого вымирания, очень плохо совместимы с высоким содержанием СО2 в воздухе: при нем силен парниковый эффект, а значит, уровень моря не может падать и должен оставаться стабильно высоким.
Сходные проблемы есть и с пониманием особенностей вымирания на суше. Многие годы ученых приводило в недоумение изменение цвета пыльцы растений и спор папоротников, заметное в слоях вымирания.
Авторы новой работы взяли материалы, полученные при бурении в четырех точках Европы: Германии, Дании, Люксембурге и Великобритании. Все точки 201 миллион лет назад были разбросаны по берегам лавразийского морского прохода, то есть должны были иметь максимально мягкий, по меркам этого периода, приморский климат.
Во всех четырех точках в слоях, относящихся к вымиранию, были зоны, где пыльца и споры папоротников имели отчетливое потемнение. Причем те же образцы пыльцы и спор выше и ниже периода вымирания имели нормальный цвет. Исследователи выяснили, что потемнение совпадает с остатками древесного угля и летучих продуктов горения. Изучив под микроскопом 13 тысяч образцов пыльцы и спор, они пришли к выводу, что те потемнели от сильных и регулярных пожаров, намного превосходящих по силе все, что было до или после.
Открытие выглядит довольно необычным. Пожары в приморских областях нечасто бывают регулярными, особенно в теплые эпохи до появления человека. Чем теплее мир, тем больше в нем осадков, затрудняющих сильные пожары. Напомним: в последние несколько десятилетий в Африке пожары резко сократились из-за удлинения местных сезонов дождей, неизбежного при глобальном потеплении.
Ученые, тем не менее, посчитали причиной сильнейших пожаров, которые регулярно случались на протяжении 40-300 тысяч лет на рубеже триаса и юры, как раз глобальное потепление. Они отметили, что извержения вулканов той эпохи выбросили в атмосферу около 100 триллионов тонн СО2, что должно было вызвать потепление на 5-10 градусов. По их мысли, вслед за этим леса триаса в основном погибли, а на их место пришли папоротники. Когда они высыхали, то становились идеальной пищей для огня.
К сожалению, геологи-авторы работы упустили некоторые важные ботанические детали. Дело в том, что папоротники очень плохо переносят малую доступность влаги и низкую влажность воздуха. А особенно — сочетание этих двух факторов. Это вызвано особенностями анатомии этих растений, особенно листьев. Именно поэтому их и сегодня сложно встретить за пределами довольно увлажненных мест, скажем, под покровом леса или в зонах тропиков.
Если вымирание лесов триаса, как пишут исследователи, было бы вызвано засухой, папоротники не могли бы покрыть собой бывшие леса: им просто не хватало бы влаги для развития. После сильных пожаров они выгорали бы, но не восстанавливались, потому что для этого нужны существенные осадки.
Папоротники массово колонизировали Землю после всех последних трех вымираний. Это вызвано тем, что они хорошо адаптированы к роли растений пионеров: быстро растут, хорошо переносят обедненные почвы и так далее. После вымирания нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад ими тоже была покрыта практически вся земная суша, пока разнообразие других растений постепенно не восстановилось. Но никаких следов длительных регулярных засух после вымирания динозавров нет. И это логично, учитывая, что иначе папоротникам массово распространяться было бы сложнее, чем растениям других типов, более устойчивым к дефициту влаги.
Чтобы показать картину регулярных пожаров на протяжении минимум 40 тысяч лет, папоротники должны были, с одной стороны, получать в норме достаточно влаги. А с другой — периодически сталкиваться с засухами. При них надземные части этих растений гибнут, а подземные выживают и вскоре снова пускаются в рост. Но такой неустойчивый климат, с хаотическими колебаниями осадков, не свойственен действительно теплым эпохам.
Когда средние температуры Земли высоки, климат существенно стабилизируется и межгодовые колебания температур падают. Характерный пример — современный земной экватор или теплые периоды палеоцен-эоценового термического максимума полсотни миллионов лет назад. В современном Порт-Морсби средние температуры год от года практически вообще не меняются, а вот в высоких широтах так бывает очень редко.
Напротив, в периоды серьезных похолоданий следы температурных колебаний на графиках напоминают пилу с крупными, резкими взлетами и падениями годовых температур. Именно такие результаты получены в гренландских кернах периода оледенения. Ранее Naked Science писал о том, как пермское вымирание, которое долго объясняли глобальным потеплением, на деле оказалось результатом резкого глобального похолодания и связанных с ним колебания уровня моря.