Янтарь раскрыл секрет эволюции

Международная команда исследователей во главе с Ральфом Таппертом (Ralf Tappert) из Инсбрукского университета (Австрия) на основе анализа современных и ископаемых смол реконструировала состав атмосферы Земли за последние 220 миллионов лет. Исследование показало, что количество кислорода в воздухе в геологическом прошлом было ниже, чем предполагалось раньше. Это ставит под сомнение некоторые теории эволюции климата и жизни на планете, включая причину гигантизма динозавров.

До этого ученые испытывали серьезные трудности с реконструкцией климата в геологическом прошлом Земли из-за отсутствия пригодных для использования ископаемых образцов. Один из немногих органических материалов, который сохраняет данные о геологической истории за миллионы лет, - ископаемая смола, например, янтарь. Химические вещества и изотопы в янтаре остаются практически неизменным в течение длительного времени. Благодаря ископаемой смоле, ученые из Австрии, Канады, США и Испании всесторонне изучили химический состав атмосферы Земли, начиная с триасового периода.

Анализ янтаря позволил составить картину эволюции климата Земли за последние 220 миллионов лет. Исследование поставило под сомнение ряд эволюционных теорий

Группа исследователей использовала сохраненные свойства растительных смол для изучения. Ученые поясняют, что в ходе фотосинтеза растения связывают атмосферный углерод, изотопный состав которого сохраняется в смолах на протяжении миллионов лет, и из этого можно сделать заключение о концентрации кислорода в атмосфере. Информацию о концентрации кислорода получают, анализируя изотопный состав углерода, точнее соотношение между стабильными изотопами углерода ¹²C и ¹³C.

Исследователи проанализировали 538 образцов янтаря из известных месторождений по всему миру. Возраст самого старого образца составляет примерно 220 миллионов лет – он найден в районе Доломитовых Альп в Италии. Команда также сравнила ископаемый янтарь с современным для проверки достоверности данных. Результаты комплексного исследования показывают, что содержание атмосферного кислорода в течение большей части последних 220 миллионов лет было ниже, чем сегодня. Так, в настоящее время содержание кислорода в атмосфере держится на уровне 21%, а в геологическом прошлом, говорят ученые, количество кислорода было на уровне 10-15%. Такая концентрация не только значительно ниже, чем сегодня, но и ниже, чем предполагали предыдущие исследования (в них утверждалось, что в меловом периоде – 65-145 млн. лет назад содержание кислорода было выше 30%).

Таким образом, ученые смогли связать низкий уровень кислорода с климатическими изменениями: в частности, особо низкое содержание кислорода совпало с периодами глобального повышения температуры и высокой концентрации углекислого газа. Авторы данной научной работы предполагают, что кислород влияет на уровень углекислого газа и при определенных обстоятельствах может даже ускорять приток углекислого газа в атмосферу. Таким образом, заключают исследователи, увеличение уровня углекислого газа, вызванное чрезвычайно сильным вулканизмом, сопровождалось снижением атмосферного кислорода. Это становится особенно очевидным, если проанализировать геологическую историю за последние 50 миллионов лет. По итогам исследования, низкие температуры в относительно недавнем прошлом (в ледниковом периоде) могут быть связаны с отсутствием крупных вулканических событий и увеличением количества кислорода в атмосфере.

Данная работа показывает, что кислород может косвенно влиять на климат, что, в свою очередь, может воздействовать на эволюцию жизни на Земле. Известным примером являются динозавры. Существует немало теорий, которые предполагают, что в большом размере динозавров «виновен» высокий уровень атмосферного кислорода. Но такие теории теперь сомнительны: ученые утверждают, что уровень кислорода никак не объясняет размер ископаемых животных, поскольку в периоды их процветания уровень кислорода был ниже, чем теперь. Для лучшего понимания эволюции животных ученые намерены продолжить исследования.