Mani kövek

Spectator: Időnként csak kevés hiányzott hozzá

A jelenlegi ismeretek szerint a legidősebb kőzetek a Földön 4 milliárd évesek és másfél milliárd évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy az első, nagyon egyszerű, egysejtű organizmusok (cyanobaktériumok) közreműködésével az élet fejlődése elkezdődjék bolygónkon. A fotoszintetizáló lények a bőségesen rendelkezésre álló széndioxidot felhasználva, életműködésük során oxigént termeltek, bár az oxigén sokáig nem került a légkörbe, mert a vízben levő vas megkötötte az oxigén túlnyomóan nagyobb részét nagyon hosszú időn keresztül. Feltételezhetően csak mintegy egymilliárd évvel ezelőtt kezdődött meg a vasvegyületek oldódása és került szabad oxigén a vízbe, majd a légkörbe. Mindmáig a valaha képződött oxigén nagyobb része ezekben a vörös színű, magas vastartalmú kőzetekben van bezárva. Amikor a szabad oxigén az atmoszférába került, az ibolyántúli sugárzás megbontotta a molekulákat és fokozatosan kialakult a Föld ózonpajzsa. Mindent egybevetve, lassú és hosszú időn keresztül tartó folyamat volt a kezdeti életformák kialakulása, ráadásul keveset is tudunk ezekről, amit tudni vélünk, az is feltételezés. Az elkövetkező két milliárd éves időablak az élet fejlődését illető ismeretek szempontjából még szinte teljesen zárt. A szórványos őslény-leletek alapján mindössze sejteni lehet, hogy miközben a szilárd kéreg folytonos változásban volt, az organikus anyag saját útvonalán lassan araszolva, talán több krízisen is túljutva fejlődött.

A földtörténet ókorának kezdetétől azonban azok az üledékek, amelyek nem alakultak át metamorf kőzetté (elveszítve minden előző jellemzőjüket) egyre gyakrabban tartalmaztak sejtek rendszeréből álló, állati eredetű  fosszíliákat. A közel 500 millió éves rétegekben már jól felismerhetők olyan gerinc nélküli állatok lenyomatai, amelyek testét páncél védte a külvilágtól. 480 – 500 millió évvel ezelőtt már növényzet hódította meg a szárazulatokat. A felszínen rendelkezésre állt az élethez szükséges oxigén és az életet védő ózonpajzs; 450 millió éve a még kezdetleges élőlények kiléptek a szárazföldre.  A bolygó életének következő, őskornak nevezett szakaszában megkezdődött az élővilág fejlődésének öt nagy ökológiai krízissel  –  ma ezeket kihalási eseményeknek („Big Five”) nevezzük – nehezített küzdelmes fejlődése.

A nagy kihalási eseményeket a népszerű tudományos irodalom – talán a könnyebb átláthatóság és érthetőség kedvéért – leggyakrabban leegyszerűsíti. Ennek eredményeként – a rendszerint sarkos megfogalmazás – azt a benyomást keltheti az olvasóban, hogy „Y millió évvel ezelőtt becsapódott egy nagy meteorit és az élővilág X százaléka megsemmisült és ez még többször megismétlődött”. Félreérthetőséget elkerülendő, néhány dolgot szükséges előrebocsátani.

A millió években mért földtani idő a tudomány és méréstechnika haladásával az elmúlt évtizedekben nagymértékben pontosabb lett, azzal együtt, hogy a meghatározott abszolút időpontok (kor- vagy korszakhatárok)  mellett ± jellel a pontosság is megjelenik. A korábbi adatokhoz képest ma már egy adott földtani időszak határai eltérőek lehetnek; a földtani időhatárok ma szakmai kritikával kialakult konszenzust képviselnek. A földtani időnek pedig jelentősége van abban, hogyan ítélhető meg egy krízisidőszak tartama; százezer vagy pedig millió években.

A nagy földi kríziseket kiváltó okok megítélése földtudományi területen ugyancsak eltérő lehet; egyes kutatócsoportok az exogén (meteorit) becsapódásoknak tulajdonítanak meghatározó szerepet és erre építik fel a kihalási elméletet, mások a nagy kiterjedésű, hosszú időtartamú vulkáni működést tekintik elsősorban kiváltó oknak. A kiváltó oknak azért van jelentősége, mert eltérő mértékű és súlyú környezeti hatást eredményeznek. A tudományos kutatók már többségében nem az egyszerű kiváltó ok egyediségét tekinti a változások okának, hanem jóval összetettebb földtani eseményekre visszavezetve igyekeznek az élettelen világ változásait leírni. A lassan csillapodó szakmai viták lehűtése ellenében hat, hogy úgy az exogén, mint a Föld magmás tevékenységének csúcspontjai sok esetbe nem is állnak távol egymástól. (Legismertebb példa erre a Yucatan félsziget szomszédságában becsapódott óriási aszteroida, ami időben nagyon közel volt, szinte egybeesett a világ egyik legnagyobb bazalttakarójának kialakulásával. Ráadásul ezeket az egyik, ha nem legnagyobb kihalási esemény követte. Mindkét tudományos koncepció saját igazolásának tekintette ezt az eseményt).

Az élettelen környezet durva változásait az élővilág, az ökoszisztéma gyorsan megtapasztalta, amint az a kőzetekben megőrzött ősmaradványok alapján is tükröződik. A bioszféra változásával kapcsolatos „számháború” („mennyi faj halt ki?”) kapcsán azonban érdemes eltöprengeni a közölt számok hitelén. A szerves élet fejlődése során kedvező környezeti körülmények között is kialakulnak evolúciós zsákutcák, fajok vagy csoportok kihalnak anélkül, hogy életterük drámaian megváltozna. A kihalási időszakok során eltűnt fajok vagy csoportok mennyiségének megítélését roppant mód megnehezíti, hogy valójában teljeskörűen nem is ismert az abban az időszakban élt élővilág összetétele. Az ismert ősmaradványok nagyobb részét tengeri üledékekből sikerült azonosítani a tudománynak, a szárazföldi állatok és növények köre jóval korlátozottabb mértékben ismert. Okkal merül fel tehát a kérdés, hogy mihez viszonyítva tekintjük jelentősnek, ökoszisztéma egészére kiható mértékűnek az élővilág kihalásának mértékét?  Nem ritkán előfordul olyan jellemzés, ami a kihalt fajok számával érzékelteti a környezeti katasztrófa súlyát. Ez viszont túlzott egyszerűsítés, a kihalási időszakokra az az igazán jellemző (és ezt széleskörű  őslénytani tanulmányok adatai támasztják alá), hogy élőlények nagyobb, leszármazási vonalat befoglaló csoportjai (biológiai rendszertani értelemben vett nemzetségek és családok) tűnnek el rövid földtani idő alatt. (Legtöbbet viszonylag a tengeri élőlényekről tudunk, a lerakódott üledékek egymásra következése alapján a csoportok kihalása nyomon követhető.)

Az utóbbi évtized fontos felfedezése volt a zátonyok élete és halála, a környezeti krízisek vonatkozásában. A tengerek sekély, néhány tíz méter mély, jól átvilágított, oxigénben és tápanyagban gazdag vizében a földtörténet során óriási területi elterjedésű zátonyok alakultak ki. A zátony és környezete sajátos és bonyolult ökológiai rendszer, amiben a tengeri élőlények változatos és nagyszámú fajai is élnek. Ez a rendszer roppant érzékeny a környezeti körülmények csekély változására is. A zátonyok történeti előfordulásának tanulmányozása arra a meglepő eredményre vezetett. hogy a kihalási időszakokban hosszú időre (évmilliókra) eltűntek a zátonyépítő szervezetek, majd a nyugodt időszakokban újra létrejöttek. A zátonyok és élő közösségük hiánya az egyik legmeggyőzőbb indikátora a külső környezet változásának.

Az alábbi – nem időarányos léptékű – ábra vázlatos áttekintést igyekszik adni a ma ismert öt nagy kihalási periódusról. Hozzá kell azonban tenni a teljesség kedvéért, hogy ezeken belül mára már a tudomány rohamos előrehaladása révén további kisebb, de az ökoszisztéma jelentős részét is – legalább részben – befolyásoló események ismertek. Ezek beleértendők a Nagy Történések folyamatába.

A földtörténeti ókort megelőző időből élővilágot befolyásoló eseményekről egyelőre csak nagyon áttételes vagy kikövetkeztetett módon értelmezhető őslénytani adatok vannak. Az ebben az időszakban egymást követő, jórészt feltételezett eseménynek tulajdonított fajok kihalása azonban könnyen lehetséges, hogy egyszerűen annak tulajdonítható, hogy lágytestű fosszíliák nem maradtak meg. Ebben az időszakban globális hatású földtörténeti eseménynek nincs nyoma.

Az ordovícium és szilur időszakok határán bekövetkezett hirtelen változások azonban már bizonyíthatóan a tengeri élővilág  nemzetségeinek 46 – 52 %-nak kipusztulását eredményezte, ami a fajokat tekintve 85 %-os kipusztulást jelenthetett. Az ordovícium során uralkodó meleg klíma hirtelen változása, a hőmérséklet és a tengerszint globális csökkenése a sekélyvízi élőhelyek körülményeinek drámai változását eredményezte. (A klíma gyors változását bizonyítják a mai Szaharában talált glaciális eredetű rétegek.) Lényegében ennek a két befolyásoló tényezőnek tulajdonítja ma a tudomány az első nagy kihalási időszakot. Számos földtani bizonyíték van arra, hogy az eljegesedés többször megismétlődött, rövid időintervallumon belül. Nagy kiterjedésű jégsapka a délre mozgó ősi Gondwana kontinens területén alakult ki. Miután az eljegesedés az óceán vizét csökkentette, az interglaciális időszak pedig megnövelte, az óceán vízszintje ugyancsak váltakozó volt, ami a sekély tengerben elterjedt élővilágot ismétlődő stressznek és részleges pusztulásnak tette ki. A tenger mélyvízi területein pedig a klímaváltozás periódusait lekövető tengeráramlási rendszer változásai periodikusan oxigénszegény állapotot idézhettek elő. Az ordovícium végi eljegesedési szakasz során – adatok szerint – az atmoszférában levő széndioxid mennyisége felére csökkent és ez a változás periodikusan ismétlődött, amit néhány tudós vulkáni tevékenységgel, mások a szárazföldi kőzetek lepusztulása során kiszabaduló gázzal hoz összefüggésbe; ezek azonban inkább hipotetikus magyarázatok, hasonlóan a gamma sugárzás növekedésének elméletéhez, vagy a mérgező fémek az óceán vizében történő megjelenéséhez. Bár a tudomány sok tekintetben homályban tapogatózik a kiváltó okokat illetően, tény, hogy az ordovícium végi kihalási időszak a második legsúlyosabb környezeti válság volt a Föld élővilágának története során.

Az eseménysor végén a jégtakarók elolvadtak, az óceán vízszintje emelkedett és egyben stabilizálódott is. A túlélő nemzetségek a kiterjedt kontinentális selfen fokozatosan nagyobb diverzitású közösségeket hoztak létre, azonban az élő rendszer egésze kevésbé volt összetett a megelőzően történt nagyfokú rendszerveszteség miatt. A korábbi időszakban jellegzetes társulások java része – érthető okból – nem jelent meg újra, viszont az új nemzetségek fajai nagyobb földrajzi elterjedésűek lettek.

A devon időszakban a földi ökoszisztéma fejlődése kiteljesedett, óriási zátony-építmények rakódtak le a sekélyvizű tengeri régióban, a szárazföldet sokszínű, összetett növény és állatvilág vette birtokba. (Az ekkor képződött agyagrétegekben felhalmozódott szerves maradványok az olaj és gázképződés anyakőzetei, a mészkőzátonyok pedig majd a tárolókőzetek lesznek szerte az európai tábla és Kanada területén.)  A devon időszak végén azonban a szibériai lemez peremén, Kelet-Szibériában 320 ezer km² kiterjedésű, vulkáni képződményből álló takaró formájában a földkéreg magma-anyaga a felszínre tört 372 – 375 millió évvel ezelőtt. A felszínre került magma alig felmérhető mennyiségű széndioxidot és kéndioxidot juttatott a légkörbe, ami rövid időn belül megváltoztatta az ökoszisztémát, gyors globális lehülést, tengerszint csökkenést eredményezett. A tengerekben az oxigén csökkenését fekete pala lerakódása követte, ami az élővilág optimális környezetének rohamos leromlását  jelezte. Ekkor történt a svédországi meteorit becsapódása (Siljan), amit egy 50 km átmérőjű aszteroida okozott. Ez a legnagyobb méretű aszteroidakráter az európai kontinensen. Az élővilágot ért környezeti hatások eredményeként – becslések szerint – a tengeri állatok nemzetségeinek 28 – 50 %-a pusztult ki, a zátonyépítő közösségek teljesen megsemmisültek az őslénytani adatok szerint. Ennek a kihalási eseménynek a során a vulkáni por okozta sötétség és az ennek következtében előálló drámaian lecsökkent fotoszintézis, továbbá a savas eső és a vulkáni működés során felszínre és légkörbe került higany toxikus hatása együttesen bizonyult majdnem végzetesnek a földi élet számára.

A földi élővilág legnagyobb mértékű károsodást a perm időszak végén szenvedte el a kipusztult állati nemzetségek számát illetően; a tengeri élőlények nemzetségeinek 52 – 83 %-a tűnt el teljesen az ökoszisztémából. A szibériai bazaltképződés megújult, a Föld köpenyéből származó magmatakaró 7 millió km²-t fedett be. (Ennek a vulkanizmusnak az eredménye az egyedülállóan gazdag norilszki nikkel lelőhely). A legalább két millió évig tartó kitörési sorozat következménye lett a savas eső, a légkörbe jutott és onnan a csapadékkal a felszínre került mérgező anyagok (főleg higany). Alapos ok van feltételezni, hogy az ultraibolya sugárzás megnövekedett és hasonlóképpen a besugárzás mértéke is. A légkörbe jutott finom szemű vulkáni törmelék (hamu) hosszú időn keresztül sötétséget okozott, a fotoszintézis huzamosan ellehetetlenült. A légkörbe jutott széndioxid változásával – ismétlődő időszakokban – megnövekedett a földfelszínen a hőmérséklet (+ 6 – +10°C-kal).  Részletesebb vizsgálatok arra engedik következtetni a tudósokat, hogy a szárazföldi állat nemzetségek akár 70 %-a, a tengeri nemzetségek 96 %-a is kipusztulhatott. A földi élet valaha volt legnagyobb kihalási eseménye történt tehát a perm és triász időszakok határán, amit az is súlyosabbá tett, hogy a perm időszak fiatalabb szakaszában több, egymást követő, gyors környezeti változás történt.

A földtörténeti középkor triász időszakában a globális felmelegedés (+6°C), a felszínt ért besugárzás mértékének növekedése és a légkörben jelenlevő toxikus anyagok állították kihívás elé az élővilágot. Jelentősebb és nagy kiterjedésű vulkáni tevékenységre mindössze a toxikus  anyagok alapján lehet következtetni. Ismert azonban, hogy ebben az időszakban többszörös meteorit becsapódás történt, az egyidejűséget az abszolút, millió években mért koradatok is megerősítik. A legnagyobb meteorit a Manicougan krátert hozta létre Kanadában, az aszteroida becsült átmérője legalább 5 km  lehetett. A kráter átmérője jelenleg 100 km átmérőjű. Egyidősnek tartják ezzel a szakértők a franciaországi Roshechouart környéki és még két további kanadai becsapódási kráter aszteroidáit, azonban az egyidejű, csoportos becsapódás feltevésének egyelőre kevés bizonyítéka van. A triász időszak végén azután a környezeti körülmények vitathatatlanul kedvezőtlenebbé váltak, bármi is volt a kiváltó ok. A tengeri élőlények nemzetségeinek 23 – 40 %-a örökre eltűnt a későbbi földtani rétegekből.

A júra és kréta időszakokat a magmás, vulkáni tevékenység növekvő mennyisége jellemzi. A júra időszaki vulkanizmus azonban szinte teljes  időtartama alatt tenger alatti tevékenység volt. Égi látogatóra utaló bizonyítékra csak néhány éve találtak rá. A Morokweng becsapódási kráter mélyen eltemetve a Kalahári sivatagban van, a becsapódott aszteroida 5 – 10 km átmérőjű lehetett, amikor elérte a föld légkörét. A júra végén, a kréta időszak elején történhetett a becsapódás.

A kréta és újkor határán lejátszódott kihalási esemény ismert leginkább a széles köztudatban. A kréta végén nagy területre kiterjedt vulkáni működés kezdődött a mai India területén. A Deccan bazalt takarónak nevezett óriási magmaképződmény eredetileg 1,5 millió km² kiterjedésű volt, ma a felszíni lepusztító erők miatt már csak fél millió km² a területe. Vastagsága a 2000 m-t is elérte a kréta időszak végén. A vulkáni működés nagy mennyiségű toxikus anyagot lövellt folyamatosan a légkörbe és nagyon jelentős mennyiségű mérgező fémes anyag került a légköri vízbe. A kréta végén következett be a Chixhulub meteorit becsapódása Közép-Amerikában. A 12 – 100 km átmérőjű aszteroida 150 km átmérőjű és 12 km mély kráterét kevesen látták, ugyanis a tenger alatt van. Általános szakmai konszenzus van abban a tekintetben, hogy ez a mega-becsapódás a szárazföldi életben is nagy pusztítást végzett és szívesen kapcsolják össze közvetlenül a dinoszauruszok kipusztulásával. Ennél azonban valójában bonyolultabb az ok és okozati összefüggés. Tény, hogy a tengeri életmódú állat-nemzetségek 34-39 %-a a kihalási esemény és felszíni környezet változásai miatt kihalt. A kihalási periódus okai azonban nem egy, hanem több tényező egybeesésére vezethetők vissza. Ezek között legfontosabb a földi hőmérséklet emelkedése, a toxikus anyagok jelenléte a földi légkörzés rendszerében és a becsapódás okozta hosszú, sötét időszak ill. ennek összetett hatása az élővilágra.

2019. 05. 10.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább