По результатам моделирования, отсутствие кислорода в атмосфере и океанах Земли, продолжавшееся три миллиона лет в период перехода от ордовика к силурию, привело к массовому вымиранию морских беспозвоночных.
Около 450 миллионов лет назад, в начале позднего ордовикского периода, облик Земли существенно отличался от современного. Жизнь в основном концентрировалась в океанах, а на суше только зарождались первые растения. В то время большинство современных континентов формировали суперконтинент Гондвана, в который входили Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия, Новая Зеландия, Аравия, Мадагаскар и Индостан. Этот суперконтинент образовался в конце докембрийского периода, последовав за распадом более раннего суперконтинента Родиния.
Начавшийся около 444 миллиона лет назад ранний рудданский век силурийского периода совпадает с ордовикско-силурийским оледенением — одним из трех крупных оледенений палеозоя — и массовым вымиранием на границе ордовика и силура. В результате этого события погибло около 85% видов и 60% родов морских беспозвоночных. Ученые полагают, что первая фаза вымирания была обусловлена глобальным похолоданием и оказала наибольшее влияние на организмы, обитающие на больших глубинах.
По данным группы ученых из США, вторая фаза была вызвана внезапным снижением содержания кислорода в древнем Мировом океане и значительным уменьшением концентрации углекислого газа в атмосфере планеты. Согласно новой работе, опубликованной в журнале Nature Communications, в течение более трех миллионов лет все морские организмы существовали в условиях полного отсутствия кислорода.
Модель, разработанная авторами исследования, основывалась на ранее опубликованных данных об отложениях древности, содержащих изотопы металлов, например урана и молибдена, которые претерпевают химические изменения в условиях отсутствия кислорода. Также были проанализированы изотопные образцы окаменелостей конца ордовика, найденные в отложениях хирнантского яруса в Ливии. Предполагается, что именно в этот период произошло массовое вымирание флоры и фауны.
Исследования подтвердили гипотезу о том, что массовое вымирание на границе ордовикского и силурийского периодов было вызвано продолжительным и значительным дефицитом кислорода в океане. Хотя причины снижения концентрации кислорода в древних океанах и атмосфере Земли до сих пор остаются невыясненными, эти условия, несомненно, привели к гибели морских организмов, обладающих многоклеточной структурой.
«Построенная модель позволяет нам утверждать, что вторая фаза ордовикского вымирания была связана со значительным снижением концентрации кислорода, включая его содержание на глубине. Эрик Сперлинг, доцент Стэнфордского университета (США) и один из авторов исследования, отметил, что для большинства представителей океанической многоклеточной жизни переход от ордовика к силуру оказался критическим периодом.
Ученые подчеркивают, что полученные ими результаты могут быть полезны для изучения настоящего и будущего Земли. «Действительно, моделирование насыщения кислородом в современном Мировом океане представляет значительную сложность для исследователей», — говорит Сперлинг. — «Углубив знания о том, как океаны функционировали в прошлом, мы сможем лучше понять их современное состояние».