Уроки великого вымирания

250 миллионов лет назад океан Панталасса покрывал 70% поверхности Земли. Звездочками обозначены места исследований.

В конце пермского периода, приблизительно 250 миллионов лет назад, на Земле произошла экологическая катастрофа, которая уничтожила большую часть существовавших в то время видов (см. «Химию и жизнь», 2016, 11). Это было самое массовое вымирание обитателей Земли за последние 540 миллионов лет. Одной из основных причин, как принято считать, было повышение концентрации сульфидов в Мировом океане, вызванное вулканической деятельностью. Данные китайских, американских и канадских исследователей раскрывают подробности: «мертвая вода» с высоким содержанием сульфидов проникала на отмели, смешивалась с водой, богатой кислородом, и убивала обитателей великого океана Панталассы («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 2017, 114, 8, 1806–1810, doi: 10.1073/pnas.1610931114). Результаты исследования полезно иметь в виду и нынешним обитателям Земли.

Около 252 миллионов лет назад после пермского вымирания, наиболее массового в истории Земли, наша планета чуть не стала безжизненной. По некоторым оценкам, исчезло 80% морских видов, и для восстановления экосистеме Земли потребовалось несколько миллионов лет.

В то время почти 70% земной поверхности занимал единый Мировой океан — Панталасса. В настоящий момент дно, над которым бушевали шторма Панталассы, практически полностью недоступно для наблюдения и исследования, небольшие области с сохранившимися осадочными породами древнего океана можно найти в Канаде, Новой Зеландии и Японии. Анализ образцов пирита (дисульфида железа FeS₂), извлеченного из этих осадочных пород, позволил Янаню Шэню с коллегами из китайского Университета науки и технологии отследить изменения в химии океана, повлекшие за собой катастрофические последствия для фауны и флоры пермского периода.

Анализ изотопов серы в образцах пирита показал, что ядовитые для живых организмов воды возникли при смешении вод с глубины океана, содержащих большое количество сульфидов, и богатых кислородом вод мелководья. Правда, чем было вызвано такое смешение, остается загадкой. Сульфиды токсичны для эукариот: 0,1% сероводорода в воздухе могут убить человека за несколько десятков минут. Таким образом, появление сульфидов и сероводорода на мелководье вполне могло привести к смерти морских обитателей.

Тимоти Лайонс, биогеохимик из Университета Калифорнии, не принимавший участия в исследовании, высоко оценивает его результаты. Он отмечает, что измерение содержания четырех изотопов серы может оказаться полезным для точного описания химических процессов, протекавших в доисторическом океане, а если посмотреть на результаты в динамике, то по ним можно оценить изменения в экосистеме Панталассы.

Хотя великое пермское вымирание происходило четверть миллиарда лет назад, те же причины, что вызвали его, могут напомнить о себе и сегодня. Данные, полученные со спутников, ясно показывают, что высокая смертность рыб в прибрежных водах Намибии связана с увеличением содержания сульфидов. Стоит отметить, что из-за антропогенного загрязнения водоемов водорослями и глобального потепления увеличение концентраций сероводорода в прибрежных водах наблюдалось в разных уголках земного шара — в Мексиканском заливе, у побережья Калифорнии и Западной Индии.