Палеоэнтомологические исследования пермо-триасового вымирания

Великих вымираний насчитывают несколько штук. Среди широкой публики, конечно, самым популярным является последнее крупное вымирание — на границе мела и кайнозоя, верхнемеловое вымирание, когда вымерли динозавры, любимцы публики. В действительности самым крупным, величайшим считается вымирание, которое отделяет не мезозой от кайнозоя, а палеозой от мезозоя, то есть пермо-триасовое вымирание. Это вымирание на границе перми и триаса. «Википедия» вам объясняет, что это период величайшей экологической катастрофы за время существования планеты, что вымерло 90% с небольшим морской фауны и так далее.

Англичанин Бентон, один из палеонтологов-специалистов по этому периоду, в 2003 году опубликовал монографию. Это была большая коллективная работа. Монография была названа не вполне академично: «Когда жизнь на Земле почти умерла».

Через некоторое время Александр Павлович Расницын, наш ведущий палеоэнтомолог, опубликовал в журнале «Природа» встречную статью, тоже на основе изучения этого периода, с полемическим названием, явно адресуясь к монографии Бентона, «Когда жизнь на Земле и не думала умирать».

В общем и целом вымирания, конечно, привлекают всеобщее внимание, и вопрос надо изучать всесторонне. Мне хотелось бы рассказать, какой вклад сейчас внесли в это дело наши палеоэнтомологи, которые интенсивно занимались этим в течение десяти последних лет. Полученные результаты оказались весьма убедительными и очень нетривиальными. Об этом мы и поговорим.

Во-первых, почему насекомые? Вообще говоря, насекомых в несколько раз больше, чем всех остальных животных на планете. Такое соотношение было всегда. Это сейчас понятно. Большая часть предыдущих заключений обо всех вымираниях строилась на том, как ведут себя морские фауны. Знаменитые кривые Раупа — Сипковски, с которых все начиналось, в основном построены на морских фаунах. Данные по сменам континентальной биоты привлекались только от случая к случаю, что очевидным образом не вполне правильно, потому что большая часть биоразнообразия сосредоточена как раз на континентах, а вовсе не в море.

В море удобнее искать. Там есть непрерывные разрезы, можно четче отслеживать последовательность фаун, в то время как на континенте мы имеем дело с изолированной мозаикой, то есть с континентальными фаунами работать в принципе гораздо сложнее. Но если уж вы нашли некоторые способы, то они дадут другую картину. Интересно, насколько другой будет эта картина.

Насекомые очень разнообразны. Это самая представительная группа. Исторически сложилось, что у нас в стране очень сильная палеоэнтомологическая школа. Важно и то, какой из стран достались какие отложения. И как раз в нашей стране оказалась очень хорошая последовательность континентальных отложений, близких к соответствующей границе.

Поскольку речь идет о катастрофических сценариях, сейчас наиболее мейнстримной является версия, что это вымирание явилось результатом крупного вулканического события — образования Среднесибирского плоскогорья. Катастрофический вулканизм, на поверхность планеты миллионы кубометров лавы, вулканические газы, состав атмосферы меняется. То вулканическая зима, то, наоборот, перегрев океанов, все вскипает. В общем, ужас. Проблема только в том, что в сибирских траппах есть межтрапповые континентальные отложения. В межтрапповых отложениях есть фауна. Так вот, в то время как во всем остальном мире ужас, в этих межтрапповых отложениях по составу фауны не происходит совсем ничего.

Итак, в России, во-первых, есть очень хорошие последовательности континентальных фаун. Во-вторых, у нас есть фауна непосредственно из места, в котором в результате событий все по всему миру и поменялось. И некоторое количество очень хорошо изученных периферических местонахождений вокруг сибирских траппов, например отложений из Кузбасса, которые представляют собой периферию той же зоны.

Достаточно сказать, что коллекция насекомых, то есть количество материала, которое имеется у нас, из любого нашего крупного местонахождения (сейчас полтора-два десятка опорных местонахождений) собрано больше, чем по всему остальному миру. Все заключения по остальному миру делаются на основе обрывков. Теперь мы имеем полную последовательность, и дальше можно сравнить ее с классическими кривыми.

Что же происходило? Некоторые публикации журналистов говорили, что «палеоэнтомологи отменили пермский кризис». Это неправильно. Журналисты, как обычно, сгущают краски и несколько смещают акценты. Кризис, разумеется, был, но он был вовсе не той остроты, как предполагалось. Вымирания были далеко не столь масштабными. И это был процесс, очень сильно растянутый по времени. Связь между естественными процессами, которые начались еще за десятки миллионов лет до пика вымирания, и самим вымиранием на границе перми и триаса гораздо менее очевидна, чем предполагалось.

Как строятся кривые вымирания? Упомянутые здесь классические кривые Раупа — Сипковски: мы разбиваем время, геологическую последовательность на некоторые минимально осмысленные периоды времени, которые называются веками — не здешний век, конечно, а некоторое геологическое время. Дальше смотрят все группы, которые присутствуют именно в этом веке. В этом веке столько-то семейств брахиоподов, столько-то семейств растений, столько-то семейств насекомых, потом неким образом суммируют или не суммируют. Дальше смотрят: в следующем веке столько-то, в следующем веке столько-то. В результате вы получаете кривую, которая действительно показывает некоторые пики и провалы. Можно смотреть, насколько резки эти провалы, насколько они кратковременные и долговременные. Как раз из этих кривых получалось, что на границе перми и триаса происходит это самое ужасное падение. Как уже сказано, по большей части это сделано по морским фаунам.

Что такое суммарное разнообразие? Помните школьные задачи про бассейн с двумя трубами? Из одной трубы втекает, из другой вытекает. Наполненность бассейна определяется работой двух краников. Надо смотреть очень внимательно, почему происходит это убывание. Оно может происходить потому, что открыли на полную тот краник, из которого вытекает, и это как раз катастрофические вымирания, а может просто не поступать вода. То есть тот работает в прежнем режиме, а тот, откуда втекает, работает гораздо менее интенсивно.

Когда мы внимательно посмотрели полные последовательности на границе перми и триаса, выяснилась потрясающая вещь: на границе, где происходит самое резкое падение разнообразия, оно гораздо менее резкое, чем предполагалось. Но самое главное, что темпы вымирания, то есть работы той трубы, которая ответственна за вытекание, ничем не отличаются от фонового по перми.

Почему происходит падение? Потому что не приходят новые таксоны на смену тем, которые вымирают. Вымирание — это нормальный фоновый режим. Оно идет постоянно. И оказывается, что даже на пике кризиса ничего особенного в плане вымирания не происходит. То есть мы имеем дело не с катастрофическим, а с очень растянутым по времени — как теперь выясняется, на десятки миллионов лет — процессом.

В перми действительно был процесс сильной смены фаун. В истории класса насекомых более резкой смены фаун не было. Но это оказалось, во-первых, очень сильно растянутым по времени процессом, и, во-вторых, механизм оказался совершенно не тем. То есть мы имеем дело с явно какими-то чисто биологическими закономерностями, которые находятся внутри экосистемы.

А что же происходит на границе перми и триаса? Понятное дело, что отрицать влияние таких катастрофических воздействий, как траппы, конечно, не приходится. Понятно, что это действовало. То есть в качестве механизма запуска траппы вполне годятся. Но это наложилось на процессы, которые задолго до того шли внутри самой биосферы.

Интересен расчет этих кривых по двум разным методам. Можно сравнить: материала стало качественно больше. Посмотрим, какая из кривых ведет себя ближе, какую кривую меньше изменяет приросший материал. Оказалось, что изменения есть, но они не столь резкие. Способ подсчета явным образом отражает какие-то более глубокие, более фундаментальные закономерности.

Что касается соотношения естественных процессов, в пользу которых сейчас говорит, и катастрофических воздействий, я люблю использовать такую аналогию. Представьте себе, что вышла монография, в которой всесторонне, полностью расставлены все точки над «ё» в истории сараевского выстрела. Рассекречены все архивы спецслужб, все поднято, все дипломатические данные, все от и до, темных мест просто не осталось. Замечательное историческое, безо всякой политизации исследование. Важное это исследование? Безусловно, важное. К причинам Первой мировой войны это имеет какое-то отношение? Абсолютно никакого. Собственно говоря, все многочисленные исследования падений астероида, сибирских траппов и всего прочего — это тот самый сараевский выстрел. К причинам вымираний, которые лежат в совершенно другом временном интервале, это не имеет никакого отношения. Когда биосфера находится в кризисном состоянии, вызванном внутренними процессами, дальше просто что-то будет: не вулканизм, так падение астероида, не падение астероида, так что-нибудь еще. То есть получены очень убедительные данные на основе насекомых о том, что в перми, так же как в мело-кайнозойской смене, мы имеем дело с внутренними биосферными процессами.