Cywilizacja

Życie po życiu na krawędzi i wielkim wymieraniu

piątek,

Każdy dalszy spadek tlenu lub wzrost temperatury mogą być katastrofalne dla organizmów, które już przesuwają granice swojej wydolności tlenowej. Żyjemy w szóstym wielkim wymieraniu. I ono przyspiesza.

Żyjemy, geologicznie rzecz ujmując, w epoce zwanej holocenem, która trwa od 11,7 tys. lat, czyli rozpoczęła się z końcem ostatniego zlodowacenia plejstoceńskiego. Ekologowie zaś ukuli dla tego samego okresu pojęcie antropocenu [1], czyli czasu, gdy środowisko i martwe, i ożywione – czyli wszystkie żywe organizmy duże i małe – jest na masową skalę eksploatowane i zmieniane przez ludzkie życie, aspiracje i cywilizację. Z pojawieniem się, a następnie dynamicznym rozwojem gatunku człowieka zwanego myślącym, zbiega się początek wielkiego wymierania tzw. holoceńskiego, które trwa. Nie pierwsze, niekoniecznie ostatnie. Historia zaś, choć bardzo odległa, może być tu dla nas nauczycielką życia, aczkolwiek jako duży drapieżnik na samym szczycie piramidy pokarmowej sami mamy niewielkie szanse, aby to przetrwać. Oczywiście nasza dieta jest mieszana, zdolni jesteśmy żyć na diecie bezmięsnej, więc nie rządzą nami dokładnie te same reguły, co szczytowymi drapieżnikami.


Jak zwięźle ujmują to uczeni, wraz z powszechną degradacją siedlisk o wysokiej bioróżnorodności, takich jak rafy koralowe, lasy deszczowe, czy mokradła i wielu innych obszarów, zdecydowana większość wyginięć gatunków w antropocenie jest nieunikniona. I nieudokumentowana, ponieważ gatunki te są jeszcze nieodkryte w momencie ich wymarcia. Obecne tempo ekstynkcji gatunków szacuje się na 100 do 1000 razy wyższe niż naturalne tempo wymierania tła. Bo śmierć jest zwarta z życiem, zatem wymierania populacji czy nawet całych gatunków się zdarzają nawet bez szczególnych przyczyn, nie są jednak wtedy masowe.

Nie tylko „globalny superdrapieżnik”

Jak da się wyczytać w alarmistycznej pracy wydrukowanej w czerwcu 2020 na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „PNAS”, kryzys wymierania można też zobaczyć z innej, detalicznej perspektywy. Gerardo Ceballos, Paul R. Ehrlich i Peter H. Raven przebadali 29 400 gatunków kręgowców lądowych, by ustalić, które są na skraju wyginięcia, ponieważ mają mniej niż 1000 osobników. Na krawędzi znajduje się 515 gatunków (1,7 proc. wszystkich ujętych w badaniu kręgowców). Około 94 proc. populacji 77 gatunków ssaków i ptaków na krawędzi wyginęło w ostatnim stuleciu. Zakładając, że wszystkie gatunki na krawędzi mają podobne tendencje, od 1900 r. zniknęło ponad 237 000 populacji tych gatunków.

Wymieranie holoceńskie obejmuje zniknięcie wielkich zwierząt lądowych, znanych jako megafauna, począwszy od końca ostatniego okresu lodowcowego. Wiele gatunków zaliczanych do megafauny, zwłaszcza poza kontynentem afrykańskim, wymarło wkrótce po tym, jak pierwsi ludzie zaczęli rozprzestrzeniać się i polować na Ziemi. Wiele gatunków afrykańskich również wymarło w holocenie, ale – z nielicznymi wyjątkami – dopiero kilkaset lat temu. Z ekologicznego punktu widzenia ludzkość (zwłaszcza wyposażona w strzelby czy gigantyczne statki rybołówcze oraz intensywną agrokulturę) da się postrzegać jako bezprecedensowy „globalny superdrapieżnik”. Ludzie zdolni są żerować na dorosłych osobnikach innych drapieżników „wierzchołkowych” (na szczycie piramidy pokarmowej w danym środowisku) i mają ogólnoświatowy wpływ na sieci pokarmowe. Wyginęły zatem masowo gatunki na każdym lądzie i w każdym oceanie na naszym globie.

Jak przeżyć masowe wymieranie. Poradnik surwiwalowca

Trwa właśnie szósta katastrofa w dziejach świata. Ale bądźmy optymistami. O ile nie przeraża nas myśl o ludziach mierzących trochę ponad pół metra wzrostu i zakładających rodziny w wieku dziesięciu lat.

zobacz więcej
Bliskie interakcje ekologiczne między gatunkami znajdującymi się na krawędzi prowadzą do unicestwienia innych gatunków — wymieranie rodzi wymieranie. Presja zaś człowieka na biosferę gwałtownie rośnie. A gdy ponownie uświadomimy sobie, że człowiek też jest gatunkiem… perspektywy nie są wesołe. Dlatego ochrona bioróżnorodności to nie jest jakiś „głupi ekologizm”, tylko prawdopodobnie ostatnia deska ratunku dla nas samych.

Trzeba jednak bez ogródek powiedzieć, że z naukowego punktu widzenia to już szóste masowe wymieranie, które wydarza się na naszej planecie, jeśli brać pod uwagę jedynie ostatnie pół miliarda lat jego rozwoju, co stanowi marną końcową ok. 1/9 od czasu powstania planety Ziemia. Liczymy te wymierania od czasów tzw. eksplozji kambryjskiej, na samym początku ery paleozoicznej. Kiedy to niejako znikąd, bo wcześniejszy zapis paleoorganizmów wielokomórkowych jest doprawdy skromny i bardzo tajemniczy, a jego efekt zwie się fauną ediakarańską, pojawiło się, przynajmniej jeśli chodzi o faunę, „życie zdolne do rycia” w podłożu. Czyli zdolne uzyskiwać znacznie więcej pożywienia z jednostki powierzchni dna morskiego. Jak zapewnił mnie podczas niedawnej rozmowy prof. dr hab. Mikołaj Zapalski, paleontolog z Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, zaczynamy oglądać wtedy w zapisie kopalnym stworzenia, z którymi mamy wiele wspólnego. Od pokroju ciała począwszy, a na sposobie życia skończywszy.

Pięć wielkich wymierań

Od kambru (ok. 540 mln lat temu) zaczął się najnowszy ziemski eon [2] zwany fanerozoikiem, obejmujący wszystko od czasu tuż przed początkiem eksplozji kambryjskiej aż do dziś: paleozoik, mezozoik i kenozoik. To eon wielkich pięciu wymierań, o których za chwilę i tego szóstego, w którym żyjemy. Jak widać po naszym tu przebywaniu „w tak pięknych okolicznościach przyrody… i tego… i niepowtarzalnej”, życie na naszej planecie każdorazowo przetrwało, choć nie bez trwałych gigantycznych uszczerbków.

Oznacza to, że trylobitów, amonitów czy dinozaurów już nie ma (choć niekiedy żyją ich potomkowie i nieodlegli krewni), natomiast my w międzyczasie zaistnieliśmy. Nie da się wykluczyć, że właśnie z tej przyczyny, iż dinozaury zmiótł wielki meteor, zrobiło się miejsce dla ssaków. Owe, do czasu wielkiego kosmicznego uderzenia, były niewielkimi stworzeniami zjadanymi przez dinozaury i zdolnymi ewentualnie wypić im trochę jaj i wieść swoją marną nocną egzystencję. Życie, przynajmniej od ordowiku, rozwijało się jak burza w oceanicznych formacjach przypominających dzisiejsze rafy koralowe, sięgające, jeśli chodzi o szerokość geograficzną na północy, aż pod Zakopane.
odc. 25, Armagedon
Każdorazowo w ramach takiego wielkiego wymierania, którego przyczynami były zazwyczaj katastrofy kosmiczne lub/i gwałtowne globalne zmiany klimatyczne związane z aktywnością sejsmiczno-wulkaniczną globu, życie zmieniało się. Czasem diametralnie, jeśli chodzi o swoje przejawy, ale nie co do swych podstaw. DNA pozostawał materiałem genetycznym, komórki pozostawały podstawową organizacją wszelkich organizmów, metabolizm stworzeń wyposażonych w jądra komórkowe opierał się masowo o tlenowe oddychanie i fotosyntezę, a podstawowe relacje ekologiczne były oparte o podobne piramidy pokarmowe, gdzie na dnie są rośliny, a na szczycie stoją wielkie drapieżniki.

Pozostałe pięć wielkich wymierań, zanim nastąpiło to, w którym dziś żyjemy, to po kolei idąc w przeszłość:

• 65 mln lat temu wymieranie kredowe, gdzie wielki meteor zakończył żywot ponad 75 proc. istniejących na Ziemi gatunków roślin i zwierząt (pamiętamy tylko dinozaury, no ale o reszcie nikt nie zrobił kasowego filmu przygodowego), a jednocześnie erę mezozoiczną;

• 210 mln lat temu natomiast wymieranie późnotriasowe było wynikiem aktywności wulkanicznej i związanych z nią: atmosfery o znacznie niższym stężeniu tlenu i efektu cieplarnianego. Nieistniejące jeszcze wtedy stokrotki poszło wąchać od spodu ok. 80 proc. gatunków morskiej fauny (zwłaszcza mięczaki, ramienionogi, fauna rafowa jakże i dziś wrażliwa na zaburzenia klimatyczne, amonity-ceratyty i konodonty);

• 250 mln lat temu zaś świat, zwłaszcza oceaniczny, był bliski końca w ramach wymierania permskiego, bo wielka, ale to wielka aktywność wulkaniczna na Syberii zakończyła erę paleozoiczną z hukiem: wielkimi zmianami cyrkulacji w morzach, Słońcem zaciągniętym na długo ciemnymi chmurami jak w Matrixie, atmosferą pełną toksycznych gazów i skonem 90–95 proc. gatunków organizmów morskich (m.in. koralowce czteropromienne oraz trylobity), ponad 60 proc. rodzin gadów i płazów oraz 30 proc. rzędów owadów. Wymarły w tym czasie również drzewiaste widłaki, skrzypy i paprocie. Tu beneficjentami ogołocenia wielu nisz ekologicznych stały się dinozaury, które w formie miniaturowej i mającej wspólnego tyle z T-Rexem, co mysz z nami, pojawiły się potem, pod koniec triasu;

• 365 mln lat temu podczas wymierania dewońskiego wyginęło marne 40 proc. wszystkich rodzajów organizmów morskich, przede wszystkim fauna rafowa, choć klimat i stosunek tlenu do dwutlenku węgla w atmosferze nie zmieniał się drastycznie gwałtownie. No ale nie da się zaprzeczyć, że zmiany w obrębie systemu atmosfera-ocean przebiegały szybko, nie wiemy tylko dokładnie, dlaczego;

• wreszcie zaś 440 mln lat temu ordowik zakończyło wielkie wymieranie, gdy ten świat opuściło bezpowrotnie 85 proc. wszystkich żyjących wówczas gatunków, głównie spośród ramienionogów, mszywiołów, trylobitów, graptolitów i konodontów.

Kolosalna różnica pięciu stopni ocieplenia

Uważano je za gatunek wymarły. Myszojelenie są w polskich zoo

Po 30 latach „wróciły do życia” dzięki fotopułapkom zainstalowanym w lasach Wietnamu.

zobacz więcej
W trakcie wielkich wymierań ewolucja każdorazowo i równie bezcelowo jak zwykle, musiała trzymać się życia (a życie ewolucji), jak pijany płotu. Mechanizmy zaś, które zdają się tym wszystkim kręcić (nawet, gdy uderzy w planetę stosownie gigantyczna kosmiczna skała, co może doprowadzić do nadmiernej aktywności wulkanicznej po przeciwnej stronie globu), to przede wszystkim nadzwyczajne i gwałtowne zmiany klimatyczne. Te zaś daje się modelować (także dla przeszłości, w oparciu o ślady paleometeorologiczne) i analizować w oparciu m.in. o stężenia tlenu w powietrzu, a zwłaszcza dwutlenku węgla w oceanie.

To od jego stężenia zależy na przykład, w jakiej formie występuje w wodzie wapń i czy jest on biodostępny dla zwierząt – ergo np. czy potrafią wytworzyć one swoje szkielety. A to właśnie szkielety widzimy w osadach, bo to one są twarde i się odciskają bądź ulegają mineralizacji. Za takie analizy była tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki dla meteorologów Syukuro Manabe i Klausa Hasselmanna, wyróżnionych „za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, kwantyfikację zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia”.

Jak jednak konkretnie da się spleść te zmienne z masowymi ekstynkcjami życia na Ziemi? A także jakie jest realnie i czy zawsze takie samo było podstawowe tempo „wymierania w tle”, czyli w okresach poza wielkimi wymieraniami? Czyli na ile życie gatunków zmaga się ze śmiercią, a tak realnie i najprościej rzecz ujmując, z ewolucyjnym doborem? Ów zaś naturalnie – ale nieprzypadkowo, tylko zgodnie z tym, co się dzieje w środowisku – przesieje występującą w nim losową zmienność genetyczną. Wystarczająco przystosowani wydadzą płodne potomstwo, które przetrwa do czasu własnego rozrodu, zaś najlepiej przystosowani wydadzą go najwięcej. Reszta zniknie z czasem dłuższym lub krótszym z puli genowej.

Powyższe pytania o podstawowe tempo wymierania od lat zadają sobie paleontolodzy z poważnych naukowych instytucji, jak m.in. Uniwersytet Stanforda czy Uniwersytet Kalifornijski w Riverside. Wyniki ich najnowszych analiz możemy poznać na łamach niedawnego numeru „PNAS”, by się dowiedzieć, że rosnące poziomy tlenu mogą wyjaśniać, dlaczego globalne tempo wymierania zwolniło w całym eonie fanerozoicznym, który rozpoczął się 541 milionów lat temu. Czy widzimy jasno, że opowiada się tu o sytuacji o miliony lat poprzedzającej pierwsze odnotowane przez paleontologię wielkie wymieranie?
odc. 51, Wielki atlas zwierząt, których już nie ma
W publikacji przeczytać możemy: „Spadek tempa wymierania zwierząt morskich w tle w czasie geologicznym jest ustaloną, ale niewyjaśnioną cechą skamieniałości fanerozoiku. Istnieje również coraz większy konsensus, że ocean i atmosfera nie zostały natlenione do poziomu zbliżonego do współczesnego aż do środkowego paleozoiku, co zbiegło się z początkiem generalnie niższego tempa wymierania. Teoria fizjologiczna dostarcza nam możliwego związku przyczynowego między tymi dwoma obserwacjami – przewidując, że synergiczny wpływ tlenu i temperatury na oddychanie tlenowe uczyniłby zwierzęta morskie bardziej podatnymi na ocieplenie oceanu w okresach ograniczonego natlenienia powierzchni”. Co to oznacza? Że im więcej dwutlenku węgla a mniej tlenu w atmosferze, tym trudniej się oddycha zwierzętom morskim, a ocean nagrzewa się tym szybciej. Co jest źródłem akceleracji wymierania. Gdy następuje proces odwrotny, tlenu w atmosferze przybywa, oddychać lżej, a ocean się wychładza i tempo wymierania spada.

Czyniąc tę opowieść mniej wyjętą z naukowej krypty, niedługo po pojawieniu się na świecie złożonego życia zwierzęcego, dziesiątki milionów lat przed pierwszym z masowych wymierań „Wielkiej Piątki”, w światowym oceanie pojawiają się mniejsze fale wymierania. Następnie, z powodów, o których naukowcy debatowali od co najmniej 40 lat, wymieranie uległo spowolnieniu. Badania ze Stanfordu sprawozdane w „PNAS” wskazują, że kluczowy jest próg wynoszący 40 procent obecnego poziomu tlenu atmosferycznego, powyżej którego rozszerza się w oceanie przestrzeń dostępna do zasiedlenia przez żywe organizmy tlenowe, czyli żywotne siedlisko oceaniczne, a globalne tempo wymierania gwałtownie spada.

Niedobór tlenu utrudnia zwierzętom radzenie sobie z upałem. Dzieje się tak, ponieważ wraz z ocieplaniem się oceanów zawartość tlenu spada, podczas gdy zapotrzebowanie zwierząt na tlen rośnie. Dotyczy to w szczególności gatunków zmiennocieplnych, których temperatura ciała i metabolizm zależą od środowiska zewnętrznego. Wyciągając wnioski z pierwszych 100 mln lat fanerozoiku, naukowcy odkryli kilka dodatkowych czynników, które wpłynęły na odsetek gatunków, które wyginęły w cieplejszych okresach w ciągu ostatnich 541 milionów lat, w tym konfigurację kontynentów Ziemi, wydajność obiegu węgla między oceanem a atmosferą oraz stan klimatu na początku danego wydarzenia ocieplającego. Jednak „tlen atmosferyczny jest dominującym predyktorem podatności na wyginięcie” – piszą w swej publikacji w „PNAS”.

Park plejstoceński. Czy odtworzenie wymarłych gatunków uzdrowi Ziemię?

„Zrobienie” mamuta i innych dawnych zwierząt ma odbudować ekosystemy.

zobacz więcej
Nowe badanie ujawnia, że nawet pięć stopni ocieplenia byłoby więcej niż wystarczające, aby wywołać masowe wymieranie na początku fanerozoiku. I nie byłoby eksplozji kambryjskiej, a wszyscyśmy stamtąd, jak tu dziś jesteśmy. Badania pokazują, że dzieje się tak, ponieważ w świecie o niskiej zawartości tlenu zwierzęta morskie były już na skraju zdolności oddychania i utrzymywania temperatury ciała. Odkrycie to ma zatem kolosalne znaczenie dla zrozumienia losu stworzeń oceanicznych w dzisiejszym ocieplającym się świecie.

Oglądanie takich „co by było, gdyby” na modelach komputerowych zwanych wirtualnymi oceanami, przypomina psychologicznie chyba sytuację, gdy jesteś aktorem w wieloodcinkowym serialu telewizyjnym, gdzie scenariusz pojawia się z odcinka na odcinek, ale to jest tasiemcowa telenowela i pewne scenariusze co jakiś czas się powtarzają, a tu w pewnym momencie producenci i obsługa zaczynają biegać z butelkami sztucznej krwi. I w wielu aktorskich głowach pojawia się pytanie: czy jeszcze jutro mam pracę w tym serialu, czy pora mojemu bohaterowi umierać i właśnie nie mam na następną ratę kredytu?

Na obszarach dzisiejszych oceanów, które mają niski poziom tlenu [3], każdy dalszy spadek tlenu lub zmiana temperatury mogą być katastrofalne dla organizmów, które już przesuwają granice swojej wydolności tlenowej. Żyjemy w szóstym wielkim wymieraniu. I ono przyspiesza.

– Magdalena Kawalec-Segond

Bardzo dziękuję prof. dr hab. Mikołajowi Zapalskiemu, paleontologowi z Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, za pomoc przy powstawaniu tego tekstu.

TYGODNIK TVP, ul. Woronicza 17, 00-999 Warszawa. Redakcja i autorzy

teraz odtwarzane
odc. 4
odc. 7
odc. 16
odc. 17
Przypisy:

[1] Proponuje się wiele dat rozpoczęcia epoki antropocenu. Według części badaczy, rozpoczął się wraz z rewolucją neolityczną, czyli ok. 10 000–4000 p.n.e. (co wykluczałoby istnienie holocenu). Inni wskazują rewolucję przemysłową z końca XVIII wieku, bądź początek ery atomu, czyli lata czterdzieste i pięćdziesiąte XX wieku. wróć

[2] Eon (z łac. Aeon, z gr. αἰών aiōn, czyli czas, trwanie, wiek, wieczność') – największa formalna jednostka geochronologiczna, dzieląca się na ery i wynosząca co najmniej 500 mln lat. Eon odpowiada jednostce chronostratygraficznej (jednostce skalnej) o nazwie eonotem. W historii geologicznej Ziemi ustanowiono w zasadzie trzy eony: archaik, proterozoik i fanerozoik. wróć

[3] Generalnie maksymalny spadek natlenienia występuje na głębokości ok. 1000 m, a głębiej jest go więcej. wróć

Źródła:

https://www.pnas.org/content/118/41/e2101900118
https://www.pnas.org/content/117/24/13596
Zobacz więcej
Cywilizacja wydanie 29.12.2023 – 5.01.2024
Legendy o „cichych zabójcach”
Wyróżniający się snajperzy do końca życia są uwielbiani przez rodaków i otrzymują groźby śmierci.
Cywilizacja wydanie 29.12.2023 – 5.01.2024
Pamiętny rok 2023: 1:0 dla dyktatur
Podczas gdy Ameryka i Europa były zajęte swoimi wewnętrznymi sprawami, dyktatury szykowały pole do przyszłych starć.
Cywilizacja wydanie 29.12.2023 – 5.01.2024
Kasta, i wszystko jasne
Indyjczycy nie spoczną, dopóki nie poznają pozycji danej osoby na drabinie społecznej.
Cywilizacja wydanie 22.12.2023 – 29.12.2023
Jak Kościół katolicki budował demokrację amerykańską
Tylko uniwersytety i szkoły prowadzone przez Kościół pozostały wierne duchowi i tradycji Ojców Założycieli Stanów Zjednoczonych.
Cywilizacja wydanie 22.12.2023 – 29.12.2023
Budynki plomby to plaga polskich miast
Mieszkania w Polsce są jedynymi z najmniejszych w Europie.