Движения тектонических плит были движущей силой эволюции жизни на Земле

Публикуется в разделе "Земля и Солнечная система"

17.07.2015. Когда в 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал свою эволюционную теорию естественного отбора, мир даже не слышал о движении тектонических плит. Тогда люди не могли себе даже вообразить, что континенты плавают на поверхности жидких расплавленных пород глубоко в мантии Земли. Таким образом, если бы сказали, что движение материков было главной движущей силой эволюции жизни на Земле, Дарвин этого бы не понял.

В нашем исследовании, изданном в этом месяце в журнале "Gondwana Research", мы предположили, что регулярные столкновения тектонических плит за прошлые 700 миллионов лет были главной движущей силой эволюционных изменений на Земле.

Основы жизни

Мы использовали лазерную технологию, размещенную в лабораториях Науки о Земле в университете Тасмании, чтобы проанализировать более чем 4000 зерен пирита из образцов аргиллита с морского дна, собранных по всему миру.

Это позволило нам определить, как изменялись концентрации микроэлементов в океанах  за эти 700 миллионов лет. Микроэлементы включали медь, цинк, фосфор, кобальт и селен, которые необходимы для функционирования всякой жизни, от морского фитопланктона до людей.

Движения тектонических плит были движущей силой эволюции жизни на Земле

Самое удивительное открытие состояло в том, что в истории Земли были определенные периоды, когда в океанах были очень высокая концентрация питательных микроэлементов, и периоды, когда уровни этих критичных для жизни микроэлементов были очень низкими.

Богатые питательным веществом периоды способствовали быстрому росту планктона за короткий срок, и это, похоже, совпадает с периодами быстрых эволюционных перемен. Например, быстрое повышение концентрации микроэлементов в периоды, предшествующие эдикарию (от 635 до 542 миллионов лет назад) и кембрию (от 541 до 485 млн лет назад) – периодам, когда отмечается быстрое развитие многоклеточной жизни.

При "Кембрийском взрыве", произошедшем примерно 540 миллионов лет назад, появилось большинство основных групп ныне живущих животных. Это соответствует времени, когда концентрации основных микроэлементов в океане достигли максимума, и таким образом, "питательные уровни" океанов были очень высоки. 

Бедные питательным веществом периоды, напротив, вызвали истощение планктона и способствовали замедлению в темпах появления разнообразий живых организмов, и, в конечном итоге, возможно, сыграли свою роль в событиях массового вымирания. Эти события произошли в конце ордовикского, девонского и триасового периодов.

Хотя для этих массовых вымираний даются и другие возможные объяснения [1, 2, 3], истощение микроэлементов в океанах могло бы стать еще одним вероятным фактором этих событий. Работа, находящаяся в данное время в стадии выполнения, показывает, что эти события связаны с быстрым снижением уровня определенных существенных микроэлементов, в особенности селена.

Тектонические движения плит и питательные циклы

Питательные вещества в океаны в основном попадают благодаря выветриванию и эрозии скальных пород на континентах. Выветривание крошит минералы и высвобождает питательные микроэлементы необходимые для жизни. Таким образом, усиление выветривания и эрозии в течение длительных периодов поставляет в океаны больше питательных веществ.

В геологических масштабах времени, скорость эрозии горных пород существенно повышается в периоды горообразований, вызванных столкновением тектонических плит.

Геологи с 1960-х годов знают, что столкновения тектонических плит приводят к образованию огромных горных цепей. Гималаи сформировались, когда полуостров Индостан, отколовшись от сверхконтинента Гондваны и дрейфуя к северу, врезался в Азию, увеличив тем самым Тибетское плато. Периоды, когда в истории Земли происходили эти процессы, сегодня хорошо установлены.

Длительная эрозия, в конечном итоге, приводит к истощению питательных веществ на поверхности, вызывая понижение уровня этих веществ в океане. Это может привести к исчезновению видов в морях. Построенные кривые концентраций микроэлементов впервые показывают связь между столкновениями плит и циклами питательных веществ в океанах. Хотя связь между этими циклами и событиями бурного развития жизненных форм или же массовых вымираний еще требует доказательств, это заставляет нас думать об эволюции жизни на Земле в более широко. Движения тектонических плит и эволюция жизни происходят в одних и тех же временных масштабах (миллионы лет), и кажется логичным предположить, что эти процессы взаимосвязаны.

Жизнь из океанов

Связь между увеличением питательных веществ в океанах и вспышками эволюционных изменений четко прослеживается в начале циклов, однако менее ясна корреляция с развитием высших сухопутных организмов.

Происхождение первых сухопутных четвероногих животных примерно 370 миллионов лет назад соответствует уменьшению в океанах питательных веществ и серии массовых исчезновений видов в океанах. Это может объяснить, почему определенные виды рыб покинули моря, и оставив бедные питательными элементами океаны, вылезли на сушу.

Однако у появления первых пресмыкающихся и млекопитающих в раннем триасе, примерно 225 миллионов лет назад, корреляции с изобилием микроэлементов нет.

Возможно, эти циклы отражают, главным образом, биологическое разнообразие в океанах. Имеется близкая корреляция  понижения питательных веществ с некоторыми массовыми вымираниями в океанах. Эти события проверяются и проводятся дальнейшие исследования по селену, которые вскоре будут опубликованы. 

Источник: The Conversation
Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях