O wulkanach, które umożliwiły dinozaurom opanowanie Ziemi na dziesiątki milionów latCzas czytania: 10 min

Wieści ze świata nauki to cykl tekstów skupiających się na najnowszych doniesieniach naukowo-badawczych z różnorodnych dziedzin. W tekstach tych omawiane są bieżące artykuły publikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, a także ich znaczenie dla stanu współczesnej wiedzy. Powszechnie znana jest sentencja autorstwa Newtona, zgodnie z którą to, „co my wiemy, to tylko kropelka. Czego nie wiemy, to cały ocean.” Celem tekstów publikowanych w tym dziale jest przybliżenie czytelnikom właśnie tych kropelek.

Ziemia jako planeta posiada szereg właściwości geofizycznych, które wpływają na jej aktywność sejsmiczną (trzęsienia ziemi) oraz wulkaniczną, a to z kolei nie pozostaje bez echa dla całego środowiska przyrodniczego.

Aktywność wulkaniczna i jej skutki

W trakcie erupcji wulkanicznej wyrzucane są do atmosfery i na powierzchnię ziemi: lawa wulkaniczna, utwory piroklastyczne (pyły, popioły, odłamy skalne) oraz gazy wulkaniczne, a często w konsekwencji takiej erupcji towarzyszy powstawanie laharów (spływów popiołowych składających się z wody, popiołów oraz utworów piroklastycznych), a także szczególnie niebezpiecznych chmur gorejących, czyli zawiesin utworów piroklastycznych w oparach gazów, osiągających temperaturę nawet 1000^oC. Wybuch wulkanu może także wywołać tsunami oraz lokalne trzęsienia ziemi¹. Choć aktywność wulkaniczna niewątpliwie sieje spustoszenie i może pozbawiać życia wiele organizmów żywych, to jednak warto zwrócić uwagę, że skutki działalności wulkanów nie są wyłącznie destrukcyjne.

Efektem procesów wulkanicznych jest m.in. powstawanie gleb i skał wulkanicznych oraz obecność energii geotermalnej². Gleby wulkaniczne charakteryzują się wysoką zawartością próchnicy oraz składników odżywczych, przez co uznawane są za bardzo żyzne i mają szerokie zastosowanie w rolnictwie w pobliżu stożków wulkanicznych. Ponadto wysokie ciśnienie oraz wysoka temperatura, które towarzyszą występowaniu zjawisk wulkanicznych, stanowią źródło energii geotermalnej, co jest wykorzystywane w niektórych krajach do produkcji prądu elektrycznego. Należy też zwrócić uwagę, że po zastygnięciu lawy wulkanicznej powstają skały wylewne, np. bazalt, który ma przede wszystkim znaczenie w budownictwie.

Wpływ erupcji wulkanicznych na klimat

Bardzo istotnym składnikiem erupcji wulkanów są gazy wulkaniczne. Różnią się one między sobą m.in. pod względem temperatury, jednak skład chemiczny – choć zróżnicowany pod względem stężeniowym – jest podobny. Do najważniejszych składników gazów wulkanicznych należą: para wodna, dwutlenek węgla, wodór, chlorowodór, siarkowodór, fluorowodór, dwutlenek siarki, amoniak oraz metan. Wyrzucenie do atmosfery takiej mieszaniny pierwiastków i związków chemicznych niewątpliwie ma wpływ na klimat lokalny oraz globalny³. Należy tutaj w szczególności wspomnieć o takim składniku gazów wulkanicznych jak dwutlenek siarki, który jest rozproszony w powietrzu w formie aerozolu, a przez to ogranicza dostęp promieni słonecznych do powierzchni ziemi, co wpływa na obniżenie nie tylko lokalnej, ale również globalnej średniej temperatury powierzchni naszej planety. Do zjawiska tego w znacznej mierze przyczynia się także popiół wulkaniczny zawieszony w atmosferze. Skutkiem erupcji wulkanu, co może wydawać się nieoczywiste, może więc być tymczasowe ochłodzenie klimatu⁴. Kiedy jednak gaz wulkaniczny obfituje w ogromne ilości dwutlenku węgla, tendencja temperaturowa może być zgoła odwrotna – klimat może zacząć się gwałtownie ocieplać, co w konsekwencji może przynieść wiele kolejnych zmian klimatycznych.

Na początku października 2021 roku na łamach „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” ukazał się artykuł zatytułowany Volcanically Driven Lacustrine Ecosystem Changes During the Carnian Pluvial Episode (Late Trassic) [Zmiany ekosystemu jeziornego wywołane przez wulkany podczas Karnikańskiego Epizodu Pluwialnego (późny trias)], w którym autorzy zwracają uwagę, że intensywna aktywność wulkaniczna w okresie późnego triasu obfitowała w dwutlenek węgla, co wywołało znaczną intensyfikację cyklu hydrologicznego (obiegu wody w przyrodzie) oraz doprowadziło do eutrofizacji jezior (wzbogacania zbiorników wodnych w bioelementy, czyli pierwiastki niezbędne do życia)⁵.

Karnikański Epizod Pluwialny i dominacja dinozaurów

Autorzy pracy zbadali rdzenie skalne wyciągnięte spod jednego z jezior znajdujących się w Chinach. Okazało się, że na głębokości odpowiadającej okresowi sprzed 230 milionów lat odnotowano znaczną koncentrację popiołów i związków rtęci, co wskazuje na obfitą emisję dwutlenku węgla, a także mikroskamieniałości pyłku gatunków roślin preferujących bardzo wilgotny klimat, podczas gdy we wcześniejszych okresach dominowały pyłki roślin preferujących suchy klimat. Uczeni są zgodni, że taka ilość dwutlenku węgla najprawdopodobniej była powodem znacznego wzrostu temperatury, co z kolei zintensyfikowało parowanie wody oraz zwiększyło dynamikę jej obiegu w przyrodzie, co poskutkowało trwającym 2 miliony lat okresem klimatu wysoce wilgotnego, charakteryzującego się obfitymi opadami deszczu. Ten długi deszczowy okres nazywa się Karnikańskim Epizodem Pluwialnym i szacuje się, że trwał on pomiędzy 234 a 232 miliony lat temu. Co ciekawe, również dokładnie w tym okresie odnotowuje się relatywnie nagły rozwój dinozaurów oraz kształtowanie ich dominacji w ekosystemie.

Ocieplenie klimatu oraz intensyfikacja cyklu hydrologicznego poskutkowały nie tylko eutrofizacją jezior, ale także rozwojem bujnej roślinności, analogicznie do współczesnych wilgotnych lasów równikowych. Umożliwiło to szybki rozwój dinozaurom roślinożernym. Nagłych zmian klimatu wskutek aktywności wulkanicznej nie przetrwało jednak wiele innych gatunków zwierząt oraz roślin, dlatego też wówczas miał miejsce epizod masowego wymierania⁶. Pojawiło się jednak wiele gatunków roślin i zwierząt, które przystosowały się do nowych warunków. Licznie reprezentowanymi gatunkami w nowym ekosystemie były szczególnie dinozaury⁷, co dało początek erze ich dominacji, która trwała przez kolejnych 166 milionów lat.

Era dinozaurów

Uczeni są zgodni, że głównym powodem wyginięcia dinozaurów było uderzenie asteroidy o rozmiarach dużego miasta i liczne konsekwencje związane z tym zdarzeniem. Szacuje się, że życie na Ziemi zostało wówczas zredukowane o 75% stanu przed kolizją. Nawet jeśli niektóre dinozaury przetrwały, to jednak nie umiały się przystosować do nowych warunków środowiska, przez co również nie odrodziły się już⁸. Chociaż przyczyny zagłady dinozaurów są złożone, to zdarzenie sprzed 66 milionów lat uważa się za decydujące. Co ciekawe, jeszcze do niedawna uważano, że asteroida tylko zapoczątkowała szereg zmian (np. zwiększenie aktywności wulkanów), które w efekcie miały doprowadzić do wyginięcia dinozaurów, jednak według nowszych badań to właśnie asteroida była główną przyczyną wspomnianej katastrofy biologicznej⁹, a wulkany nie spowodowały wyginięcia dinozaurów, lecz wręcz przeciwnie – przedstawione powyżej badania rdzeni skalnych pochodzących z jezior na terenie Chin doprowadziły autorów do wniosku, że aktywność wulkaniczna odpowiada za gwałtowny rozwój oraz ekspansję dinozaurów¹⁰.

Karnikański Epizod Pluwialny od dawna jest przedmiotem zainteresowania uczonych, którzy podkreślają, że w okresie pomiędzy 234 a 232 milionów lat temu na Ziemi występowały obfite opady deszczu przyczyniające się do eutrofizacji wód oraz rozwoju bujnej roślinności, co przełożyło się na gwałtowny przyrost oraz ekspansję wielu gatunków dinozaurów. Ten względnie szybki rozwój bioróżnorodności dinozaurów przypomina zjawisko eksplozji kambryjskiej sprzed około 541 milionów lat, kiedy to również odnotowuje się nagły w skali geologicznej przyrost wielu różnorodnych nowych gatunków zwierząt¹¹. Choć ten nagły rozwój dinozaurów sprzed ponad 200 milionów lat jest fascynujący, to dotychczas nie było jasne, co może stać za gwałtownym wzrostem wilgotności, który przyczynił się do ich rozwoju.

Nowe spojrzenie

Badanie chińsko–brytyjskiego zespołu naukowców przeprowadzone na rdzeniach skalnych pochodzących z chińskich jezior pozwoliło powiązać Karnikański Epizod Pluwialny ze wzrostem aktywności wulkanicznej. Jest to szczególnie istotne w celu ustalenia znaczenia aktywności wulkanicznej dla rozwoju życia na Ziemi, bowiem erupcje wulkanów nie spowodowały zagłady dinozaurów, jak twierdzili niektórzy badacze, ale wręcz przyczyniły się do ich rozwoju i bioróżnorodności. Wysoka aktywność wulkaniczna więc z jednej strony spowodowała masowe wymieranie znacznej liczby gatunków gadów, ssaków i płazów, a z drugiej utorowała drogę do dominacji dinozaurów na Ziemi przez miliony lat.

Bartosz Bagrowski

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ikonka cyklu: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 24.10.2021

Literatura: