Исследователи изучили массовое вымирание пермской эпохи и климат того времени

Массовое вымирание, завершившее пермскую геологическую эпоху 252 миллиона лет назад, стало одним из самых катастрофических событий в истории Земли. Оно привело к исчезновению большинства видов животных, как морских, так и наземных. Причиной этого вымирания стали масштабные извержения вулканов, которые выбросили в атмосферу колоссальное количество углекислого газа — около 100 000 миллиардов метрических тонн. Это вызвало дестабилизацию климата и углеродного цикла, что привело к резкому глобальному потеплению, деоксигенации океанов и, в конечном итоге, к массовому вымиранию. Однако, несмотря на катастрофические последствия для животного мира, многие виды растений выжили, оставив после себя окаменелости, которые позволили ученым реконструировать климатические условия того времени.

Исследование, проведенное Маурой Брунетти и ее коллегами из Женевского университета и опубликованное в журнале Frontiers in Earth Science, сосредоточено на изучении изменений в растительных биомах в период перехода от пермского к триасовому периоду.

Ученые использовали окаменелые споры и пыльцу растений, чтобы смоделировать климатические изменения и оценить, как растительные сообщества адаптировались к новым условиям. Хотя окаменелости растений не свидетельствуют о столь же катастрофической утрате биоразнообразия, как у животных, они предоставляют важные данные о климатических изменениях, которые происходили в течение миллионов лет после пермо-триасового вымирания.

Исследователи изучили пять геологических ярусов, охватывающих границу перми и триаса: пермские учяпинский и чансинский, раннетриасовые индский и оленекский, а также среднетриасовый анизийский. Они объединили данные о географии Земли того времени с информацией об ископаемых растениях, распределив роды растений по шести основным биомам. Это позволило ученым оценить, как выглядел местный климат в разных регионах на основе обнаруженных там растений. Изменения в палеонтологической летописи служили основой для проверки климатических моделей.

Биомы, изученные в исследовании, варьировались от жарких и влажных тропических вечнозеленых лесов до сезонных тропических и умеренных биомов, а также пустынных регионов. Различные температуры и уровни углекислого газа способствовали развитию разных биомов. В холодных условиях тропические широты характеризовались пустынями, а в более высоких широтах преобладала холодно-умеренная растительность и тундра. В жарких условиях умеренная растительность смещалась к полярным широтам, а экваториальные регионы становились пустынными. Увеличение концентрации CO₂ приводило к более теплым и влажным условиям, что влияло на распределение биомов.

С помощью статистического анализа ученые сравнили данные ископаемых растений с симуляциями биомов, которые могли существовать при различных температурных условиях и уровнях CO₂. Результаты показали, что на границе перми и триаса произошли резкие изменения в растительных биомах, связанные с переходом от холодного климата к теплому. В пермский период климат был холодным, а в раннем триасе, особенно в индском ярусе, климатические условия оказались нарушенными, что затруднило их точное определение. Это могло быть связано с ошибками в выборке, плохой сохранностью ископаемых или краткосрочными колебаниями климата, которые не позволили биомам стабилизироваться. Для уточнения этих данных необходимы дополнительные исследования.

Однако в позднем триасе климат стал значительно жарче. В оленекском и анизийском ярусах средняя глобальная температура приземного воздуха увеличилась примерно на 10°C по сравнению с пермским периодом. Это потепление сопровождалось интенсификацией круговорота воды, что привело к значительным изменениям в растительном покрове. В тропиках появились вечнозеленые и летне-влажные биомы, которые заменили пустынные ландшафты. В то же время умеренные биомы сместились в сторону полярных регионов, что привело к исчезновению экосистем тундры.

Маура Брунетти отметила, что изменения в растительном покрове могут быть связаны с механизмами смены климатических состояний, что помогает понять переход от пермского периода к триасу. Эти данные также могут быть полезны для понимания современных климатических изменений, вызванных увеличением концентрации CO₂ в атмосфере. Если текущие темпы выбросов углекислого газа сохранятся, человечество может достичь уровня, сравнимого с пермо-триасовым вымиранием, всего за 2700 лет — гораздо быстрее, чем это происходило в древности.

Тем не менее, исследователи подчеркивают, что для более точных выводов необходимы дополнительные данные и усовершенствованные модели. Неопределенности в палеогеографических реконструкциях и классификации ископаемых сообществ по биомам могут влиять на результаты моделирования. Кроме того, текущая настройка моделирования климата основана на автономном сопряжении моделей, где модель растительности использует результаты климатической модели. Это можно улучшить с помощью динамической модели растительности, которая учитывает взаимодействие между климатом и растительностью в реальном времени.