Interested Article - Кризис карбоновых лесов

nelly
  • 2021-09-12
  • 1

Леса, ставшие впоследствии ископаемым каменным углём, не полностью исчезли после кризиса карбоновых лесов. Эти окаменевшие растения происходят как раз из такого леса, росшего спустя 5 млн лет после кризиса. Однако состав лесов изменился: если до кризиса в них господствовали лепидодендроны (гигантские плауны ), то после кризиса их сменили древовидные папоротники и семенные папоротники .

Кризис карбоновых лесов ( англ. «Carboniferous rainforest collapse», CRC ) — относительно незначительное (по сравнению с другими, такими как пермско-триасовое или мел-палеогеновое ) по масштабу массовое вымирание , произошедшее около 305 миллионов лет назад в каменноугольном периоде . В результате изменился видовой состав огромных каменноугольных лесов , покрывавших экваториальные регионы Лавруссии (сейчас это Европа и Северная Америка ). Кризис карбоновых лесов, скорее всего, привёл к фрагментации каменноугольных лесов, разделению прежде сплошных массивов на отдельные «островки», что, в свою очередь, способствовало уменьшению в размерах , а вскоре и вымиранию многих видов растений и животных. В конечном итоге каменноугольные леса сохранились на обширных территориях в экваториальном поясе, но занимаемые ими площади и их видовой состав изменились.

Кризис каменноугольных лесов начался в конце московского века и ещё продолжался в начале касимовского века (от 315,2 до 303,7 млн лет назад, поздний карбон).

Вымирания в сухопутных экосистемах

Папоротники и древовидные папоротники в национальном парке Маунт-Филд ( Тасмания ), дающие представление о том, как мог выглядеть каменноугольный лес.

В карбоне покрывавшие Лавруссию обширные тропические леса состояли из древовидных плаунов и были домом для различных растений и животных: гигантских стрекоз и многоножек, тараканов, земноводных и первых амниот .

Растения

Произошедшее в карбоне появление тропических лесов существенно изменило ландшафты суши, замедляя эрозию речных берегов и заставляя реки накапливать аллювий , в результате чего образовывались речные поймы и речные острова, в том числе дельты . Продолжавшаяся эволюция древовидных растений способствовала стабильности пойм (снижению эрозии, уменьшению подвижности грунтов) благодаря возникновению пойменных лесов, в том числе накоплению в поймах органических материалов и закреплению грунтов пронизывающими их корневыми системами растений.

Кризис карбоновых лесов представлял собой последовательность изменений. Сначала, в конце Московского века, постепенно начали появляться экологически нетребовательные виды папоротников. Затем в начале Касимовского века произошло внезапное и масштабное вымирание доминировавших до того времени плаунов , основными лесообразующими растениями стали древовидные папоротники . Это подтверждается последними исследованиями, показывающими, что характерными для того времени формами рельефа стали меандры и речные протоки с речными островами , также в это время в отложениях появляются вывороченные реками стволы, но на границе Московского и Касимовского веков таких стволов становится существенно меньше. Тропические леса оказываются фрагментированы, прежде единые их массивы распадаются на уменьшающиеся островки, а к концу Касимовского века карбоновые тропические леса пропадают из палеонтологической летописи.

Животные

До кризиса карбоновых лесов большинство обитавших в них видов животных были космополитичны : одни и те же виды были распространены по всему тропическому поясу Пангеи . Однако в результате кризиса, разбившего единый пояс тропических лесов на изолированные островки на каждом из таких островков леса стали развиваться собственные уникальные виды животных. Многие виды земноводных вымерли, в то время как видовое разнообразие рептилий в результате кризиса карбоновых лесов наоборот возросло. Такой ход эволюции можно объяснить теорией островной биогеографии , показывающей, как идёт эволюция в небольших изолированных местообитаниях. Эта теория была изначально разработана для океанических островов, но может применяться и к другим фрагментированным экосистемам, небольшие островки которых окружены другими средами обитания. Теория островной биогеографии показывает, что фрагментация среды обитания оказывает разрушительное воздействие на животных и растения: многие виды просто вымирают из-за недостатка необходимых им ресурсов. Уцелевшие же виды адаптируются к ограниченным ресурсам, извлекают выгоду из нового распределения этих ресурсов и эволюционируют, порождая новые формы. После кризиса карбоновых лесов каждый оставшийся островок жизни вступил на свой эволюционный путь, в результате возникло много уникальных и эндемичных видов.

Восстановление экосистем и дальнейшая эволюция

Растения

Фрагментация влажных биотопов привела к тому, что на территории будущей Европы осталось только несколько небольших островков тропических лесов, которые не были способны поддерживать разнообразие флоры, характерное для предшествовавшего кризису Московского века. К первому веку перми — Ассельскому — многие характерные для Московского века семейства растений влажных тропических лесов вымерли.

Беспозвоночные

Упадок растений способствовал снижению уровня кислорода в атмосфере, а именно высокий уровень кислорода в предшествующую эпоху обеспечивал нормальное дыхание гигантским членистоногим того времени. Снижение уровня кислорода в атмосфере, равно как и утрата среды обитания, привели к вымиранию гигантских членистоногих, таких как стрекозы- меганевры и многоножки- артроплевры .

Позвоночные

Приспособленные к жизни на суше ранние синапсиды (предки млекопитающих) , такие как этот , были одними из тех, кто быстро восстановился после кризиса карбоновых лесов.

Внезапное превращение прежде единого и обширного пояса тропических лесов в небольшие изолированные островки сильно повлияло на ряд крупных таксонов позвоночных. Лабиринтодонты пострадали очень сильно, в то время как первые рептилии приспособились к новым условиям лучше, будучи физиологически адаптированными к возобладавшему более сухому климату. Амфибии вынуждены возвращаться в воду для размножения, так как их икра и рыбообразные личинки могут развиваться только в воде; в противоположность этому рептилии откладывают амниотические яйца, способные развиваться именно на суше, и эта адаптация оказалась ключевой в изменившихся условиях. Рептилии захватили новые экологические ниши и сделали это быстрее, чем до кризиса карбоновых лесов — а также намного быстрее, чем это могли сделать земноводные. Именно рептилии, эволюционируя из насекомоядных и рыбоядных форм, быстро породили настоящих травоядных и настоящих хищников.

Кризис карбоновых лесов существенно повлиял на эволюцию земноводных. Современные амфибии могут пережидать неблагоприятные условия (например, зиму) в спячке в норах или под брёвнами, но такая стратегия перестаёт работать, если неблагоприятный период затягивается, а также не приспособлена для борьбы с длительным высыханием. Возможности амфибий приспособиться к сухому климату крайне ограничены, а именно такой климат установился в перми. Многие семейства земноводных не смогли адаптироваться к этим новым условиям и вымерли.

Возможные причины кризиса карбоновых лесов

Климатические причины

Существует несколько гипотез о природе и причинах кризиса карбоновых лесов, некоторые из этих гипотез называют среди причин вымирания изменение климата . После оледенения в конце Башкирского века (315,2-323,2 миллиона лет назад, начало позднего карбона) климат стал сезонным, выделились сухое и влажное времена года соответственно.

Впоследствии, в конце Московского века, климат стал ещё более сухим. Ко времени кризиса карбоновых лесов климат по всей планете стал более сухим и холодным. Палеонтологическая летопись говорит о коротком и интенсивном оледенении именно в это время. Уровень моря понизился на 100 метров, ледники покрыли большую часть Гондваны . Более холодный и сухой климат не способствовал росту тропических лесов, равно как и существованию множества населяющих эту экосистему видов. Прежде единый пояс тропических лесов распался на изолированные островки, привязанные к влажным межгорным долинам и всё больше изолировавшимся друг от друга. Сохранились только остатки от прежних тропических дождевых лесов, состоявших из гигантских плаунов . Концентрация углекислого газа в атмосфере в конце карбона и начале перми была одной из самых низких в истории.

Затем климатические тенденции изменились, последовал период глобального потепления; остатки карбоновых тропических лесов не выдержали быстрых перемен и окончательно исчезли.

Новая аридизация в конце палеозоя способствовала замене влажных тропических лесов на сезонно-влажные биомы. Хотя точные темпы и природа кризиса в настоящее время неизвестны, считается, что исчезновение карбоновых лесов было по геологическим меркам очень быстрым процессом, занявшим не больше нескольких тысячелетий.

Вулканизм

Последние исследования показали, что в районе нынешнего пролива Скагеррак примерно 300 млн лет назад существовал мантийный плюм , послуживший причиной ряда крупных извержений за очень короткий период времени, 297±4 миллиона лет назад. Время образование соответствующего тектонического рифта (разлома) как раз соответствует границе между Московским и Касимовским веками и кризису карбоновых лесов.

Объяснения, задействующие несколько причин

В последние годы среди учёных всё чаще озвучиваются идеи о том, что многие из массовых вымираний были вызваны не одной, а несколькими совместно действовавшими причинами. Сторонники этой точки зрения говорят о том, что ни одна из предлагаемых причин массовых вымираний, взятая по отдельности, не могла бы привести к такому опустошительному эффекту, который имел место в реальности, и что «основная» для каждого вымирания причина могла только определить те группы организмов, которые пострадали больше всего. Причины кризиса карбоновых лесов достоверно неизвестны, поэтому возможно, что в этом случае действовало сразу несколько причин.

Климат и геология

Глобальное изменение климата имело место в Московском и Касимовском веках карбона. Аридизация климата в среднем и позднем карбоне совпала по времени с резкими изменениями, затронувшими как морскую, так и наземную фауну. Это изменение отразилось на составе дошедших до нашего времени древних почв , по которым видно, что изменился характер русловых процессов , руслы и ландшафты вообще стали более стабильными, а климат в начале Касимовского века стал суше. Это соответствует климатической гипотезе о причинах вымирания, основанной на анализе относящихся к тому периоду геологических и палеонтологических (связанных в первую очередь с растениями) доказательств.

Известные места, где породы того времени выходят на поверхность

Окаменевший плаун , вероятно — сигиллярия , из формации [ ], на стволе видны следы прикреплявшихся когда-то корней [ ]

Кризис карбоновых лесов отразился в палеонтологической летописи, соответствующие породы выходят на поверхность во многих местах по всему миру:

Формация Джоггинс в Новой Шотландии, Канада, является объектом всемирного наследия UNESCO и представляет собой выход породы с хорошо сохранившимися окаменелостями. Эти окаменелости, за миллионы лет вросшие в породу, ставшую теперь разрушающимися скалами на берегу Атлантического океана, открыл в 1852 году Чарлз Лайель . В 1859 его коллега, Джон Уильям Доусон , открыл в формации Джоггинс самую древнюю из известных на сегодняшний день рептилий, гилономуса ( Hylonomus lyelli ) , после этого были найдены и другие скелеты этого животного.

Примечания

  1. ↑ Sahney, S., Benton, M.J. & Falcon-Lang, H.J. (англ.) // Geology : journal. — 2010. — Vol. 38 , no. 12 . — P. 1079—1082 . — doi : . — Bibcode : . 11 октября 2011 года.
  2. . Дата обращения: 8 июля 2017. 10 августа 2016 года.
  4. . Дата обращения: 8 июля 2017. 16 февраля 2017 года.
  5. ↑ Davies, N.S.; Gibling, M. R. Evolution of fixed-channel alluvial plains in response to Carboniferous vegetation (англ.) // Nature Geoscience : journal. — 2011. — Vol. 21 , no. 9 . — P. 629—633 . — doi : . — Bibcode : .
  6. Pfefferkorn, H.W.; Thomson, M.C. (англ.) // Geology : journal. — 1982. — Vol. 10 , no. 12 . — P. 641 . — doi : . — Bibcode : .
  7. DiMichele, W.A.; Phillips, T.L. Climate change, plant extinctions and vegetational recovery during the Middle-Late Pennsylvanian transition: The case of tropical peat-forming environments in North America (англ.) // Biotic recovery from mass extinction events: Geological Society of London Special Publication : journal. — 1996.
  8. ↑ Borja Cascales-Miñana; Christopher J. Cleal. (англ.) // Terra Nova : journal. — 2013. — Vol. 26 , no. 3 . — P. 195—200 . — doi : . 30 июня 2016 года.
  9. Miguel Á. Olalla-Tárraga1, Lynsey McInnes, Luis M. Bini, José A. F. Diniz-Filho, Susanne A. Fritz, Bradford A. Hawkins, Joaquín Hortal, C. David L. Orme1, Carsten Rahbek, Miguel Á. Rodríguez, Andy Purvis. Climatic niche conservatism and the evolutionary dynamics in species range boundaries: global congruence across mammals and amphibians (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2010. — Vol. 38 , no. 12 . — P. 2237—2247 . — doi : .
  10. Fielding, C.R.; Frank, T.D.; Birgenheier, L.P.; Rygel, M.C.; Jones, A.T.; Roberts, J. Stratigraphic imprint of the Late Palaeozoic Ice Age in eastern Australia: A record of alternating glacial and nonglacial climate regime (англ.) // Geological Society of London Journal : journal. — 2008. — P. 129—140 .
  11. Heckel, P.H. Lost Branch Formation and revision of upper Desmoinesian stratigraphy along midcontinent Pennsylvanian outcrop belt (англ.) // Geological Survey Geology Series : journal. — 1991. — Vol. 4 .
  12. DiMichele, W.A.; Cecil, B.; Montanez, I.P.; Falcon-Lang, H.J. Cyclic changes in Pennsylvanian paleoclimate and it effects on floristic dynamics in tropical Pangaea (англ.) // International Journal of Coal Geology : journal. — 2010. — Vol. 83 , no. 2—3 . — P. 329—344 . — doi : .
  13. ↑ Gulbransona, Montañezb; Taborc, Limarinod. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2014. — Vol. 417 . — P. 220—235 . — doi : . 22 июля 2017 года.
  14. ↑ Polly, D.P. The Carboniferous Crisis (неопр.) . — , 2011.
  15. Montañez, I.P.; Tabor, N.J.; Niemeier, D.; DiMichele, W.A.; Frank, T.D.; Fielding, C.R.; Isbell, J.L.; Birgenheier, L.P.; Rygel, M.C. CO2-forced climate and vegetation instability during late Paleozoic deglaciation (англ.) // Science : journal. — 2007. — Vol. 315 , no. 5808 . — P. 87—91 . — doi : . — Bibcode : . — .
  16. T.H. Torsvik; M.A. Smethurst; K. Burke; B. Steinberger. Long term stability in deep mantle structure: evidence from the 300 Ma Skagerrak-Centered Large Igneous Province (the SCLIP) (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2008. — Vol. 267 , no. 3—4 . — P. 444—452 . — doi : . — Bibcode : .
  17. Vadim A. Kravchinsky. Paleozoic large igneous provinces of Northern Eurasia: Correlation with mass extinction events (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2012. — Vol. 86—87 . — P. 31—36 . — doi : . — Bibcode : .
  18. ↑ Gulbranson, EL; Montanez, IP; Tabor, NJ; Limarino, C. O. Late Pennsylvanian aridification on the southwestern margin of Gondwana (Paganzo Basin, NW Argentina): A regional expression of a global climate perturbation (англ.) // PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY : journal. — 2015. — Vol. 417 . — P. 220—235 . — doi : .
  19. [ от 23 марта 2017 на Wayback Machine ]]
  20. Rosenau, Nicholasd; Neil J. Tabor. Oxygen and hydrogen isotope composition of paleosol phyllosilicates: Differential burial histories and determination of Middle–Late Pennsylvanian low-latitude terrestrial paleotemperatures (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2013. — Vol. 392 . — P. 382—397 . — doi : .
  21. Rosenau, Nicholas; Tabor, Neil J.; Elrick, Scott D.; Nelson, W. John. Polygenetic History of Paleosols In Middle–Upper Pennsylvanian Cyclothems of the Illinois Basin, U.S.A.: Part II. Integrating Geomorphology, Climate, and Glacioeustasy (англ.) // Journal of Sedimentary Research : journal. — 2013. — Vol. 83 , no. 8 . — P. 637—668 . — doi : . — Bibcode : . See «Dinosaur Extinction» chapter.
  22. Falcon-Lang, H. J., Benton, M.J., Braddy, S. J. and Davies, S.J. The Pennsylvanian tropical biome reconstructed from the Joggins Formation of Nova Scotia, Canada (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2006. — Vol. 163 , no. 3 . — P. 561—576 . — doi : .

Литература

  • Polly, David . Department of Geological Sciences, Indiana University (2011). Дата обращения: март 2013. Архивировано из 20 марта 2013 года.
  • Rincon, Paul . BBC News (ноябрь 2010). Дата обращения: март 2013.
  • Mirsky, Steve . Scientific American Podcast (ноябрь 2010). Дата обращения: март 2013.
  • Falcon-Lang, Howard . Planet Earth Online (декабрь 2010). Дата обращения: март 2013.
  • . Palaeobiology and Biodiversity Research Group, Department of Earth Sciences, University of Bristol (апрель 2011). Дата обращения: март 2013. Архивировано из 25 марта 2017 года.
  • Pritchard, Hamish . BBC News (август 2011). Дата обращения: март 2013.
Источник —

nelly
  • 2021-09-12
  • 1
  • Tags:

Same as Кризис карбоновых лесов

The title for the last searches