Gli scienziati hanno recentemente annunciato che è iniziata una nuova estinzione di massa sulla Terra: a causa delle attività umane, il tasso di estinzione delle specie di vertebrati si è avvicinato al livello di 66 milioni di anni fa, quando i dinosauri si estinsero. La flora e la fauna della Terra sono davvero cambiate a causa dei disastri? L'impatto di un meteorite, il riscaldamento globale, l'incenerimento degli incendi: contrariamente alle credenze usuali, le leggi dell'evoluzione sono molto più forti dei cataclismi universali.
La storia del nostro pianeta porta le tracce di diversi grandi disastri che hanno letteralmente riformattato i sistemi ecologici di quei tempi. Dopo ogni estinzione globale, nuove classi di esseri viventi apparvero sulla scena evolutiva e rimasero solo i resti pietrificati delle precedenti. Scienziati della A. A. Borisyak dell'Accademia delle scienze russa sembra aver tentato il meccanismo di questi cambiamenti. E gli insetti li hanno aiutati in questo: una delle categorie di animali di maggior successo, alcuni dei quali sono in grado di sopravvivere anche vicino all'epicentro di un'esplosione nucleare.
Apocalypse Alpha
Le parole "estinzione globale" di solito portano alla mente l'estinzione dei dinosauri. Ma c'è stata nella storia della Terra una catastrofe di scala molto più ampia, nota agli specialisti come la "Grande Estinzione". Al confine del periodo Permiano e Triassico, 252 milioni di anni fa, il 96 per cento delle specie animali marine e oltre il 70 per cento delle specie animali terrestri sono scomparse come per magia. Né prima né dopo sul nostro pianeta c'è stata una così vasta devastazione della biosfera.
Le circostanze di quella tragedia sono ben comprese e potrebbero facilmente costituire la base di un blockbuster di Hollywood. Perché c'è un film - sembra che sia stata la Grande Estinzione a ispirare l'autore dell'Apocalisse di Giovanni il Teologo, che ha descritto in dettaglio la morte della nostra stessa civiltà. Ecco solo alcuni dei fattori la cui combinazione sembra aver portato a questa epica catastrofe.
Alla fine del periodo Permiano, sulle vaste distese della Siberia, si verificarono esplosioni magmatiche di volumi fantastici sulla superficie terrestre. I campi di lava ghiacciata, noti come trappole siberiane, coprono un totale di due milioni di chilometri quadrati: l'area della Groenlandia o dell'India. Il volume delle rocce eruttate è stimato oggi in circa cinque milioni di chilometri cubi. Naturalmente, una tale massa di lava ha notevolmente riscaldato l'atmosfera terrestre, aggiungendovi una discreta quantità di gas serra, il che ha portato a un riscaldamento globale ancora maggiore.
Rocce basaltiche dell'altopiano della Putorana formate da trappole
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Credito immagine Flickr xandreani
Più o meno nello stesso periodo, un grande asteroide cadde sul territorio della moderna Antartide, a Wilkes Land, il cui cratere (500 chilometri di diametro) è ancora visibile. Si noti che il diametro del cratere messicano Chicxulub dal meteorite, che è considerato un assassino di dinosauri, è di soli 175 chilometri.
Alla fine, un evento misterioso si è verificato nell'oceano, rilasciando enormi masse di metano, il componente più importante dei gas serra. O questo metano si è accumulato per milioni di anni negli strati inferiori dell'acqua, o gli archei del genere Methanosarcina hanno iniziato a rilasciarlo in massa, ma la composizione dell'atmosfera terrestre è cambiata molto.
Il risultato di tutti questi guai è una versione di prova dell'Apocalisse: il cielo era coperto da un velo di polvere vulcanica, con la quale si mescolava la polvere dell'impatto dell'asteroide. L'aria era calda e secca e l'oceano si trasformò in una soluzione di acido, del tutto inadatta alla vita della maggior parte dei suoi ex abitanti.
Crisi della diversità
Poche creature viventi sono in grado di sopravvivere in condizioni così orribili, credono molti paleontologi moderni. Pertanto, la fauna stava morendo in massa, e solo quando l'atmosfera si schiarì e l'acqua dell'oceano da acida divenne semplicemente salina, le rare creature sopravvissute iniziarono una nuova fase di evoluzione. Ma, come si è scoperto, questo schema logico e comprensibile, sfortunatamente, non ha nulla a che fare con la realtà!
Il paleontologo russo, dottore in scienze biologiche, capo del laboratorio di artropodi dell'Istituto Paleontologico, Alexander Pavlovich Rasnitsyn, studia da molti anni gli insetti del periodo Permiano e Triassico. E secondo i suoi dati, risulta che in realtà non c'è stata una grande estinzione catastrofica.
La crisi al confine tra Permiano e Triassico era considerata così profonda che il famoso paleontologo britannico Michael Benton pubblicò persino un libro intitolato When Life Almost Died. Un altro scienziato, Jack Sepkoski dell'Università di Chicago, ha presentato un grafico in uno dei suoi lavori che mostra come l'aumento della diversità animale venga gradualmente sostituito da un numero relativamente stabile di specie e da cali profondi e bruschi nelle estinzioni. E gli scienziati russi hanno scoperto che c'è un declino al confine tra Permiano e Triassico, ma lungo e non così profondo come rappresentato da Sepkowski. Questo tuffo nel Permiano e nel Triassico, molto lungo, durò per più della metà del periodo Permiano - decine di milioni di anni.
Diversità delle specie dei tre principali tipi di fauna marina del Fanerozoico: Cambriano, Paleozoico, moderno
Grafico: J. John Sepkoski, Jr. / Contributi alla zoologia
Per comprendere più in dettaglio gli eventi di quel tempo lontano, Rasnitsyn ei suoi colleghi hanno applicato la propria metodologia. Lavorano a livello familiare, perché gli insetti non hanno abbastanza ordini, ma ci sono troppi generi e, soprattutto, hanno vita molto breve. Di conseguenza, è stata costruita una curva sulla base di diversi indicatori, i più importanti dei quali sono il primo e l'ultimo ritrovamento di rappresentanti di famiglie specifiche. La comparsa nella documentazione geologica e la scomparsa da essa è stata interpretata come evento ed estinzione. Si è scoperto che il numero totale di famiglie (cioè l'effettiva diversità della fauna) diminuisce molto lentamente durante tutto il Medio e Alto Permiano, non riflettendo alcuna forte estinzione. Nel Triassico inferiore, non ci sono praticamente insetti, ma il problema èche nel Triassico medio e superiore ricompare una parte molto significativa delle famiglie Paleozoiche. "Cioè, sull'estinzione - questa non è affatto la storia", osserva Rasnitsyn.
E una cosa assolutamente notevole: l'estinzione del tardo Permiano è tradizionalmente associata alle trappole siberiane, con l'effusione di una colossale quantità di materia magmatica in Siberia. Si sostiene che il rilascio di enormi quantità di gas, la combustione del carbone e della torba accumulati e altri eventi drammatici abbiano trasformato il pianeta in una perfetta camera a gas. Ma il fatto è che le effusioni di lava di Tunguska non furono una tantum, e molti insetti e piante diversi sono noti dagli strati sedimentari intertrap (ad esempio, dal Tunguska e Babi Kamen a Kuzbass). Cioè, questi campi di lava non hanno distrutto la biosfera, almeno la flora e l'entomofauna.
Quindi cosa è successo in questo caso con la varietà di insetti mentre il resto della fauna era estinta a livello globale?
“L'intensità dell'estinzione degli insetti nel Permiano Medio-Superiore, al culmine della Grande Estinzione, si congela allo stesso livello. Ma allo stesso tempo, l'aspetto di nuove famiglie è drasticamente ridotto. Si scopre che la diminuzione della diversità non è dovuta a un aumento dell'estinzione, ma a una diminuzione del tasso di comparsa di nuove famiglie, ed è questo parametro che determina l'intera dinamica della diversità negli insetti. Cioè, l'estinzione, che dipende principalmente da fattori esterni - vulcanismo, trappole, asteroidi - a intervalli di tempo ampi e più interessanti risulta essere un valore costante e la dinamica dell'apparenza varia, che è in larga misura determinata dalle proprietà interne degli organismi e dai processi che avvengono nella biosfera. Questa è un'ideologia completamente diversa! - esclama il dottor Rasnitsyn.
Alexander Rasnitsyn
Foto: lenta.ru
Quindi, gli studi sugli insetti del Permiano e del Triassico mostrano che non c'è bisogno di parlare di alcuna estinzione acuta provocata da una catastrofe globale. Il declino a lungo termine e graduale della diversità degli insetti Permiani ricorda più gli ultimi milioni di anni del periodo Cretaceo, quando il numero di generi conosciuti di dinosauri diminuì gradualmente e inesorabilmente da centinaia all'inizio del Cretaceo a 10-30 alla fine. La ragione di questo impoverimento della diversità, almeno negli insetti, è la stasi evolutiva, quando le nuove famiglie semplicemente smettono di apparire e le vecchie continuano a vivere come prima e muoiono allo stesso ritmo.
La tragedia della perfezione
Ma come può fermarsi l'evoluzione? Questa domanda sorgerà inevitabilmente per qualsiasi lettore che abbia imparato il corso scolastico in biologia. Non si sa cosa ne pensasse Charles Darwin, ma gli scienziati moderni ritengono che non solo possa, ma in alcuni casi semplicemente debba farlo.
"Se ci limitiamo esclusivamente all'approccio genetico all'evoluzione, nel quadro della teoria molto sintetica che viene approvata a scuola, le creature in più rapida evoluzione dovrebbero essere quelle la cui genetica cambia più intensamente: quelle che si riproducono più velocemente, hanno una popolazione più ampia e hanno una maggiore fertilità. In altre parole, batteri. E le forme di riproduzione più grandi e più lente si evolveranno più lentamente. Quindi, in effetti, gli elefanti e le balene si evolvono più velocemente e quelli unicellulari si evolvono più lentamente. Tutto è esattamente l'opposto ", afferma Rasnitsyn.
Perché succede? Gli scienziati non hanno ancora una risposta esatta, ma se non ci sono dubbi sulla correttezza della genetica, rimane solo una cosa da supporre: le riserve di cambiamenti negli elefanti e nelle balene fornite dalla genetica sono abbastanza sufficienti per garantire l'evoluzione più rapida. Ma per altri l'evoluzione è in qualche modo inibita e non procede, o non procede a piena velocità. La domanda è cosa trattiene l'evoluzione. Rasnitsyn ha proposto il concetto di un compromesso adattivo basato sul fatto che se tutto nel corpo è coordinato e armonioso, allora è molto difficile cambiare una cosa in esso senza influenzare altri parametri secondo le regole correlative. E i cambiamenti correlativi saranno quasi sempre non adattativi e quindi dannosi.
Insetti permiani
Affinché l'evoluzione proceda in una tale situazione, è necessaria un'organizzazione finemente equilibrata di un essere vivente. Un semplice inasprimento delle condizioni porterà alla sua estinzione e un ammorbidimento causerà solo un aumento della riproduzione, un aumento della mortalità dipendente dalla densità e il ripristino dell'intero sistema allo stesso livello. Apparentemente, il superamento del compromesso adattivo è possibile con qualche cambiamento unilaterale delle condizioni, quando in realtà solo alcune delle funzioni sono soggette a controllo adattativo. Ad esempio, un organismo si trova su un'isola dove non ci sono predatori o parassiti pericolosi e l'intero problema si riduce all'imparare a mangiare ciò che c'è. A proposito, è noto che è sulle isole che si verifica spesso una rapida evoluzione e che gli animali assumono forme grottesche. Quindi l'evoluzione ha luogo quando sorgono tali condizioni squilibrate,quando si entra in una nuova nicchia ecologica. Nel tempo, creerà di nuovo una creatura completamente equilibrata, dopodiché arriverà di nuovo la stasi evolutiva. Cosa succederà se nella fauna tutte le sue componenti raggiungono un'altissima perfezione, un potente compromesso, per così dire, stagnano nella loro perfezione? Quindi, quando le condizioni cambiano, si estingueranno semplicemente - finché l'habitat non diventa libero, finché le condizioni non si ammorbidiscono, il controllo adattivo diminuisce e l'evoluzione diventa più facile. Vediamo tutto questo sull'esempio degli insetti paleozoici.ossificarsi nella loro perfezione? Quindi, quando le condizioni cambiano, si estingueranno semplicemente - finché l'habitat non diventa libero, finché le condizioni non si ammorbidiscono, il controllo adattivo diminuisce e l'evoluzione diventa più facile. Vediamo tutto questo sull'esempio degli insetti paleozoici.ossificarsi nella loro perfezione? Quindi, quando le condizioni cambiano, si estingueranno semplicemente - finché l'habitat non diventa libero, finché le condizioni non si ammorbidiscono, il controllo adattivo diminuisce e l'evoluzione diventa più facile. Vediamo tutto questo sull'esempio degli insetti paleozoici.
“L'estratto dalla nostra ricerca è che gli insetti non hanno avuto estinzioni di massa e la dinamica della loro diversità è determinata dalle dinamiche dell'emergere di nuovi gruppi, e non dalle dinamiche dell'estinzione. Sulla terra, l'impatto e le dimensioni della catastrofe Permiano-Triassico sono stati molto inferiori rispetto al mare, il che è del tutto sorprendente se si considera che le cause della catastrofe sono nei cambiamenti atmosferici, l'impatto degli asteroidi e il vulcanismo. E poiché il nostro approccio non è stato applicato ad altri gruppi di animali, non posso dire che la situazione con gli insetti sia specifica. Lo sviluppo della diversità degli insetti dal Carbonifero ai giorni nostri è molto simile a come è cambiata la diversità totale degli altri animali durante questo periodo. Pertanto, non è affatto escluso che queste tendenze possano rivelarsi generali, e l'estinzione del Permiano-Triassico è stata effettivamente causata da fattori biologici,e non da fattori geologici”, riassume Rasnitsyn.
Dmitry Samarin
