Массовое вымирание в конце триаса, 201 миллион лет назад, связано с вулканизмом, возникшим в результате распада Пангеи и выбросившим огромные количества CO2 в атмосферу, вызывая экстремальное глобальное потепление на 5–10 градусов Цельсия. В результате растительность, преобладающая деревьями, рухнула, и сильно нарушенные ландшафты были заселены папоротниками, образовавшими саванны на больших участках современной Северо-Западной Европы. Новое исследование международной команды под руководством геологов из Университета Утрехта показало, что эти папоротниковые саванны подвержены крупномасштабному сжиганию, при этом сами папоротники служили топливом, разжигавшим пламя.
Как отслеживать лесные пожары в глубоком времени
Исследовательская команда имела доступ к исключительному осадочному материалу из 4 буровых кернов, включая недавно просверленный керн длиной 640 метров из Великобритании. Команда собрала записи палео-пожаров на основе количества ископаемых древесных угля и органических молекул, образующихся в дыме, выделяемом от лесных пожаров — так называемых полицикличных ароматических углеводородов (ПАУ).
В сочетании с пыльцовыми и споровыми записями эти прокси-записи показывают период интенсивной активности лесных пожаров в основной период вымирания, совпадающий с размножением папоротников. Однако записи древесного угля могут быть неправильно интерпретированы, когда крупные уголки распадаются на мелкие фрагменты в образце. Аналогично, выделяемые ПАУ, выделяемые во время лесных пожаров, не обязательно попадают рядом с ними, и молекулы могут вообще не сохраняться. Поэтому команда разработала новый способ отслеживания активности лесных пожаров в глубоком времени.
«Новизна этого исследования заключалась в анализе изменений цвета органических микроископаемых», — объясняет доктор Бас ван де Шутбрюгге из Утрехтского университета, старший автор статьи. «Мы использовали простую и очень недорогую технику, которая количественно измеряет "темноту" ископаемой пыльцы и спор — так называемый индекс тьмы палиноморфов.»
Окраска
Обычно цвет органических микроокаменелостей может меняться, когда они погружаются в осадки из-за изменений давления и температуры. По мере того как осадки со временем глубже погружаются, температура повышается с глубиной, из-за чего органическое вещество становится всё более готовым. Чем глубже, тем темнее.
«Но здесь мы обнаружили совсем другую закономерность», — говорит Ван де Шутбрюгге. В самых древних и глубоких образцах в ядрах пыльца и споры светлого цвета, но пыльца и споры из интервала вымирания становятся всё более тёмно-коричневыми. После вымирания цвета снова становятся светло-жёлтыми. «Мы были весьма озадачены этим явлением, так как оно происходит во всех четырёх кернах одновременно, поэтому оно не могло быть связано с захоронением осадков, так как четыре бассейна пережили совершенно разную геологическую историю», — объясняет ван де Шутбругге.
«Тёмная зона»
Индекс темноты палиноморфа использует цветовой спектр RGB, измеряемый камерой, прикреплённой к световому микроскопу, и преобразует его в среднее значение серого, которое можно сравнивать между образцами внутри ядер, а также между сердечниками из разных точек. Команда провела 15 000 измерений как пыльцы, так и спор растений, возникающих до, во время и после вымирания. А сравнивая пыльцу деревьев и споры папоротника, можно было исключить любые биологические эффекты, специфичные для групп растений.
«Все группы растений демонстрируют одинаковый эффект, что является явным признаком того, что это было результатом внешнего влияния.» Сравнивая изменения цвета микроископаемых с другими индикаторами пожара, команда выяснила, что эта «Тёмная зона» отражает длительные и интенсивные лесные пожары в интервале пикового роста папоротников. «Потемнение точно совпадает с шипом папоротника, основным интервалом вымирания и повышенным количеством древесного угля и ПАУ.»
Триасовый инферно
Взрывной рост папоротников в основной период вымирания был результатом сочетания факторов, включая вырубку лесов, эрозию почв, сильное потепление парников и активность лесных пожаров. Ван де Шутбругге: «Папоротники — действительно удивительные растения, которые выдержали множество кризисов на протяжении истории Земли, и некоторые виды способны адаптироваться к самым экстремальным условиям. Их можно считать настоящими видами катастроф.»
Некоторые папоротники могут быстро распространяться по нарушенным ландшафтам, а лесные пожары могут стимулировать их дальнейшее и более быстрое распространение. Хотя папоротники горят над землёй, они могут быстро восстанавливаться из подземных корневых систем, опережая другие растения в процессе. Этот эффект, вероятно, сыграл важную роль в длительности интервала папоротникового спайка, который, по оценкам, длился от 40 000 лет до, возможно, до 300 000 лет.
Пожарные лестницы
«Когда папоротники высыхают, толстые коврики служат идеальным топливом для вызова массовых лесных пожаров», — объясняет Ван де Шутбрюгге. Прополка и появление папоротников сформировали широко распространённые саванны папоротников, некоторые виды которых служили пожарными лестницами, одновременно покрывая другую растительность. «Папоротники отреагировали и доставили топливо, которое раздувало пламя, вызывая повторяющиеся массовые лесные пожары. По-настоящему адский мир.»
«Урок, который мы можем извлечь из этого, заключается в том, что сочетание изменения климата, вырубки лесов и распространения оппортунистических видов может дать все необходимые ингредиенты для идеального шторма», — заключает Ван де Шутбрюгге.
Исследование опубликовано в Nature Geoscience
На обложке: художественное изображение интервала между шипами папоротника в конце триаса. Прополка и выращивание папоротников заполняют нарушенные почвы и остатки хвойных лесов. Кредит: Марк Гарлик
