Mani kövek

Spectator: Előttünk a múlt? (2. rész)

A földtörténeti ókor végén és a középkor hajnalán tehát bolygónk felszíne, a szárazulatot alkotó Pangea és az óceán (Panthalassa) viszonylag rövid földtani idő alatt hatalmas változásokon ment keresztül, ami nem csak az élettelen természetet alakította, hanem alapvető, mélyreható átalakulást eredményezett a bolygó élővilágának egészére; a földi élet soha nem került közelebb a megsemmisüléshez, mint ∼250 – 252 millió évvel ezelőtt. A tudomány már régóta igyekezett felderíteni az okokat, de mindössze abban van egyetértés, hogy nem egyetlen ok, hanem több, egymást kiváltó ok és okozati összefüggés, folyamatok láncolata vezetett végül a katasztrófaközeli körülmények kialakulásához. Számos kérdés azonban még ma is tisztázásra vár.  A kiváltó okok és lezajlott események felderítése napjaink kutatóinak nézőpontjából azért is érdekfeszítő, mert – úgy tűnik – az akkori élő környezetet kedvezőtlen irányba befolyásoló folyamatok nyugtalanító hasonlóságot sugallnak számos klímakutató szerint a jelenlegi környezetünkben tapasztalható tendenciákkal.

A perm és triász időszakok határán azonban a geológiai és tengeri, valamint szárazföldi környezetben élő szervezetek számára kedvezőtlen irányú folyamatok sorozatának eredményeképpen – a tudományban  általánosan elfogadott nézet szerint  – a tenger élővilágának 96 %-a, a gerinces szárazföldi állatoknak pedig mintegy 70 % kihalt. A szárazföldi élőlények közül a rovarok voltak a legnagyobb vesztesek, a rovar nemzetségek 83 %-a az események nyomán végleg eltűnt. (A bolygó élővilágának legnagyobb ökológiai katasztrófájának mértéke azonban újabb vizsgálatok szerint talán enyhén túlbecsült, bár súlyosságát ez semmilyen tekintetben nem befolyásolja.) A földi élővilág elemeinek kihalása természetes folyamat, ami a földtörténet során bekövetkezett kihalási események közötti időben is folyamatosan lejátszódik; van tehát egy általános kihalási háttérfolyamat, amit számításba kell venni, bár ez módfelett nehéz feladat. Ennek figyelembevételével végzett újabb elemzések eredménye szerint a tengeri élőlények mintegy 80 %-a halt ki nagyon rövid idő alatt. Az arány különbsége ugyan csekély, azonban jóval valószínűbb, hiszen 96 %-os kipusztulás már gyakorlatilag a tengeri élővilág teljes végét,  az ökoszisztéma összeomlását jelentené.

A permi időszak végén elkezdődött környezeti katasztrófa előtt még óriási területeket befedő erdők  túlnyomóan nagyobb része elpusztult. A szárazföldi növényvilág gyors és szinte meglepő mértékű pusztulásának oka részbe a savas kémhatású eső, a másik pedig a kiterjedt, megújuló erdőtüzek lehettek. Pangea területén sok helyen kimutatott higanyszennyezésnek egy része legvalószínűbben a felperzselt tűlevelű erdők fáiból származnak. Nagyon kevés helyről kerültek elő fosszilis növényi maradványok, ezért nem is teljesen ismert a növényzet összetétele. Néhány lelet azt bizonyítja, hogy a természetes módon elhalt növényeket gombák bontották le, amelyek ebben az időszakban is nagyon elterjedt, fajgazdag csoportot alkottak.

Az élővilág tömeges kihalása a jelenlegi ismeretek szerint kevesebb, mint 200 000 év alatt lezajlott és a kihalás folyamata két egymást követő periódusból tevődik össze. Az első szakasz az ókori perm időszak legvégén, a második kihalási hullám pedig a triász időszak legelején volt, a kettőt mintegy 60 000 év választja el. Az őslények és a kőzetek elemzése egyaránt azt bizonyítja, hogy az ökoszisztémák drámai mértékű összeomlása a szárazföldön és a tengeri környezetben lényegében egyidejűleg történt, amit a globális környezet- és klímaváltozás okozott. Ezek kiváltó oka pedig a tudományos közmegegyezés szerint a szinte elképzelhetetlen intenzitású és kiterjedésű vulkáni tevékenység lehetett. A szibériai óriási bazaltláva, tufa kitörések és vulkáni por a szárazföldi és tengeri környezetet, valamint a légkört részben közvetlenül, nagyobb részben pedig közvetett folyamatok révén megváltoztatták. A légkörbe kilövellt óriási mennyiségű vulkáni por ekkor a felszín általános lehülését eredményezte. A megakontinens más területén is, a mai Dél-Kína térségében ugyancsak jelentős, de a szibériainál lényegesen kisebb mértékű és kiterjedésű bazalt vulkáni kitörések kezdődtek. A legutóbbi időkig a szakemberek úgy gondolták, hogy ez a vulkáni tevékenység közel egyidejű volt a szibériaival. Az ásványokon végzett radioaktív mérések fejlődésének köszönhetően azonban kiderült, hogy a kínai bazaltkitörés legalább 8 millió évvel előzte meg a szibériait. A kitörés hatásai és a környezet változásai azonban lényegében megegyezőek voltak és az élővilág ebben a térségben is kihalásszerűen károsodott. A földtudományi szakemberek egy része ennek alapján úgy gondolja, hogy az óriáskontinensen valamivel később lezajlott globális változásokat megelőzően már lezajlott egy kevésbé szélsőséges kihalási esemény, amiből az érintett térség élővilága még a tetemes veszteségek ellenére újra tudott szerveződni.

A szibériai vulkáni tevékenység meghatározó jelentőségét a kihalási folyamatok elindításában bizonyítja, hogy globálisan az élővilág megritkulása, majd nagy részének kipusztulási folyamata nem egyidejű volt a vulkanizmussal, hanem azt követően, hozzávetőlegesen 300 000 évvel később vette  csak kezdetét. A kezdeti általános lehülés során az óceán vizének mennyisége csökkent, mert a légkörből kicsapódott víz a sarki jégsapka tömegét növelte. A tengerszint csökkenése azonban a sekélyvízi élővilág megritkulását indította el. A lehülés azonban nem lehetett hosszú időtartamú, a légkörben a vulkáni por mennyisége lecsökkent, a napsugárzás ezután szinte akadálytalanul hatolt át. A felszínt ezután folyamatos felmelegedés és ezzel együtt az üvegházhatás kiteljesedésének hosszú időszaka jellemezte. A nagymértékű vulkáni tevékenység által elindított folyamatok következményei, a légkörre és a tengeri környezetre gyakorolt hatása instabillá tette a földi élet rendszereit, ami egészében viszonylag rövid időn belül szinte teljesen összeomlott.

A felszíni hőmérséklet folyamatos növekedését és a légkör üvegházhatásának kialakulását a szinte felbecsülhetetlen mennyiségű széndioxid, kénhidron, nitrogén és halogén gázok okozták. A széndioxid alapvető forrásai a láva által áttört és elégetett széntelepek, továbbá a termikusan elbontott mészkőüledékek voltak. A széndioxid és kéndioxid, valamint kénhidrogén a légköri vízcseppekkel savas kémhatású csapadék formájában kerültek vissza a felszínre; a savas eső szárazföldön a növényzetet károsította, az óceán vizének kémhatását pedig durván megváltoztatta. A szilárd felszín hőmérsékletének növekedésével az óceán felszíni vizének felmelegedése – becslés szerint – elérhette a 10°C-ot az egyenlítői övezetben. A felmelegedés azt okozta, hogy víz oldott oxigénmennyiségének 80 %-át elveszíthette. Az óceán mélyebb vízi zónájában az oxigén csökkenését tovább súlyosbították a tengerfenéken tömegesen élő baktériumok, amelyek az aljzatra leülepedett elhalt szerves maradványokat lebontották és mérgező kénhidrogént termeltek.  Ilyen módon a tenger mélyebb részén oxigénmentes, élhetetlen környezet jött létre. (Az óceánok oxigén körforgalmát is biztosító áramlásrendszer vagy nem alakult még ki ekkor vagy korlátozottan működött.) A vízhőmérséklet növekedésének további kedvezőtlen következménye volt, hogy a vulkanizmust követő lehülési időszakban a tengermélyben képződött metánhidrátból a metán kiszabadult és a felszínre került, nagyban hozzájárulva ezzel az üvegházhatás fenntartásához.

A dominóhatás-szerűen bekövetkezett ok – okozat folyamatok eredményeként a környezeti körülmények a bolygó egészén egyre rosszabbra fordultak (globális felmelegedés, mérgező légköri gázok, savasodó és oxigénszegény óceán, savas eső, a szárazföld kietlen felszínéről behordott talajból származó mérgező fémszennyezés), és ez érthetővé teszi, hogy rövid, néhány százezer évet lefedő geológiai idő alatt az addig legalább négy krízist átvészelt  élővilág egésze nagyon közel került az összeomláshoz. Nagy Haldoklás kezdete előtt már gazdag élővilág népesítette be a szárazföldet és tengert, összetett és egymásra épülő, egymással versengő ökoszisztémák léteztek. (A Földön mai ismeretek szerint az első mikroorganizmus 3,8 milliárd éve, a sejtszerkezetű élőlények 2,1 milliárd éve, a többsejtű organizmusok 800 millió éve, az ízeltábúak 550 millió, az első gerinces állatok 530 millió éve jelentek meg. A szárazföldi növényvilág 470 millió évvel ezelőtt kezdte rohamosan meghódítani a szárazulati területet.  Manapság bolygónkon a tudomány összesen 8 millió állat- és növényfajt tart számon (ebből 5,5 millió rovarfaj!).

Amikor a Stanford Egyetem kutatócsoportja modellezte a Nagy Haldoklást előidéző feltételezett környezeti változásokat és az eredményeket összevetette az őslénytani adatokkal, akkor arra a következtetésre jutott, hogy a trópusi vizekben viszonylag kisebb volt a tengeri állatállomány vesztesége, mint az egyenlítőtől távolabb területeken élőké; ennek oka valószínűleg az volt, hogy trópusi tengeri övezet élőlényei jobban alkalmazkodtak az oxigén csökkenéséhez, vagy elvándoroltak. A pólusokhoz közeli vizekben elő fajok azonban nem voltak képesek alkalmazkodni a melegebb és oxigénszegény vízhez. Az egyértelműen bizonyított, hogy a tengeri élőlények tömeges kipusztulása a felmelegedés és oxigén csökkenésének együttes következményeként történt meg.

A kihalási folyamat előtt a szárazföldet tűlevelű erdők és a zárvatermők uralták a Pangea növényvilágában. Az élővilág egészének összeomlásközeli állapota a növények körében is nagymértékű kipusztulásban nyilvánult meg; a savas esők hatása és a fotoszintézis zavara egyaránt jelentős szerepet játszott a flóra tönkretételében. A meggyérült növényvilág a növényevő állatok csoportjainak fokozatos kipusztulásában tükröződik. Ezek számának csökkenése a táplálékláncból viszont már a húsevők számára bizonyult végzetesnek. Őslénytani adatok szerint valószínű, hogy ebben az időszakban a szárazföldön a hidegvérű állatok domináltak és feltételezhető, hogy hüllők sikeresebben is alkalmazkodtak a légkör összetételének változásához. Nagyon kevés más, pl. emlősszerű állat maradványa ismert az ókorvégi üledékekből, ezek némelyike viszont túlélte a kihalási eseményt.

A földtörténeti középkor legelején, a triász kezdetén zárult le az élővilágot a katasztrófa szélére sodró roppant összetett környezetváltozási folyamat. A tudomány sajnos viszonylag kevés közvetlen adattal rendelkezik erről az időszakról, mert a későbbi geológiai folyamatok a leleteket tartalmazó lerakódásokat megsemmisítették. A szórványos adatok elemzése szerint azonban bizonyosnak látszik, hogy a tenger élővilágának 4 – 8 millió évre volt szüksége az ökológiai rendszereinek helyreállításához, pl. környezeti változásokra érzékeny, nagyon fontos tengeri zátonyalkotó közösségek csak jókora késéssel, millió évekkel később jelentek meg ismét a tengerekben.

A lassan újraszerveződő szárazföldi állatvilág meghatározóan nagyobb része a különféle hüllők csoportjaiból állt, amelyek később elágazó evoluciós vonalak mentén különböző irányokban fejlődtek tovább. A kihalást követő konszolidáció során megjelent dinoszauridák változatos összetételű csoportjai évmilliókkal később vezető szerephez jutottak Föld élővilágában. Az emlősök ősi, kezdetleges formái szintén ismertek már ennek az időszaknak az üledék rétegeiből. A rovarok, amelyek a kihalási esemény legnagyobb vesztesei közé tartoztak, újra megjelentek a fauna összetételében. Sajátos jelenség jellemzi az újjáépülés időszakát; a szárazföldi állatok legkorábban megjelenő csoportjait az un. Liliput effektus jellemezte, ami abban nyilvánul meg, hogy szembetűnően kis méretűek az új fajok vagy alakok.

A növényzet csak mintegy 10 millió évvel a kihalási esemény vége után kezdte visszanyerni korábbi fajgazdagságát és kiterjedését. Kezdetben az erdősültség nagyon kis méretű volt, a triász időszak elejéről sehol a Földön nem ismert kőszéntelep vagy lápi-mocsári lerakódás. A növényvilág összetételében kezdetben a gombafélék tömeges megjelenése volt a jellemző, a páfrány- és zsurlófélék később kezdtek elterjedni, majd ismét gyakorivá váltak a tűlevelűek. A növényvilág összetételében ezt követően már tapasztalható az éghajlati körülményekkel összefüggő területi különbözőség kialakulása.

A földi élet újjépülése egybeesett a megakontinens (Pangea) feldarabolódásának kezdetével. A földtörténeti középkor végén, 200 millió évvel ezelőtt két óriás-kontinens (az északi Laurázsia és a déli Gondwana) alakult ki a korábbi szárazulatból. A következő 140 millió év alatt a szilárd kéreg további  részeiből kialakult kontinensek fokozatosan, nagyjából a jelenlegi pozíciójukba vándoroltak.

A Pangea őskontinens és az ebből később leszakadt kontinensek egykori pozíciója

Ennek a nagyszabású és ma is tartó gigászi vándorlási folyamatnak a hajtóereje a Föld köpenyét alkotó magma mozgása, ami a kéreg lemezeit elmozdítja. A mozgási sebesség 1 – 10 cm/év között van, eltérő mértékű az egyes kontinensek egymás közötti mozgása (pl. Eurázsia és Észak-Amerika egymáshoz képest 4 cm/év sebességgel távolodnak). 65 millió évvel ezelőtt a kontinenslemezek nagyjából jelenlegi helyzetükbe kerültek. A bolygót a kréta időszak végén nagyon gazdag élővilág népesítette be. Az ökológiai rendszereket azonban ekkor ismételten súlyos krízis zilálta szét, ennek oka mai ismeretek szerint Földdel ütközött aszteroida volt, a becsapódás a környezetváltozás olyan folyamatait indította el, ami tömeges (de a Nagy Haldoklásnál kisebb) kihalást eredményezett. Az élet ismét válságba került bolygónkon.

Az utóbbi évtizedben fokozatosan egyre nagyobb nyilvánosságot kapott a klíma- és környezetváltozás. Nem ritkán felmerül, hogy az emberiség tevékenysége által elindított, és ma már bizonyított változások egy új kihalási esemény kezdetét jelzik. A tudósok jelentős része a felismert rövid időtávon belül bekövetkezett kedvezőtlen környezetváltozások (felgyorsult globális felmelegedés, savas esők, élővilágban tapasztalható minden korábbit meghaladó kihalási arány, az óceánok vizének savasodása és felszínének felmelegedése, sivatagi területek térnyerése) alapján figyelmeztetnek arra, hogy ezek a folyamatok időben nagyon gyorsan játszódnak le, és bizonyíthatóan emberi tevékenység következményei vagy azzal oksági kapcsolatban vannak. A jelen korban felismert globális folyamatok jórésze elgondolkodtató hasonlóságot mutat a földtörténeti múltból ismertekhez, egyelőre ugyan nem azonos mértékben, de ugyanabba az irányba mutatnak. Ebben az értelemben tartani lehet attól, hogy valóban ismét ökológiai krízissel terhelt időszak áll a bolygó élővilága előtt. Az emberiség rövid történelme alatt tevékenységével nem alulbecsülhető mértékben avatkozott be a környezet folyamataiba, és váltott ki nem kívánt hatásokat az ökoszisztémában, aminek lehetséges következményeit csak most kezdi felismerni. A humán civilizáció hatásait nem szabad alábecsülni, akkor sem, ha ez a bolygó múltjában még nem volt jelen.

2019. 10. 23.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább