Kronika Vesmíru (28) – Masová vymírání v paleozoiku

Život na Zemi nikdy nebyl lineární cestou vzhůru. Paleozoikum bylo dobou mimořádného rozvoje života, ale také několika prudkých krizí. Některé přišly rychle, jiné probíhaly v opakovaných vlnách po miliony let. Vždy ale zásadně změnily podobu ekosystémů. Tady jsou tři z nich. Největší katastrofu všech dob – permské vymírání známé jako The Great Dying – necháme na samostatný díl.

Ordovik–silur (~443 milionů let)

Ordovicko–silurské vymírání patří do takzvané velké pětky a podle podílu zasažených druhů bylo druhé největší v historii Země. Během geologicky krátké doby zmizelo přibližně 85 % mořských druhů. Tehdejší složitější život byl téměř výhradně v oceánech, takže krize zasáhla především brachiopody, graptolity, trilobity, mechovky, korály a mořské lilie.

Nešlo pravděpodobně o jediný úder, ale o dvě hlavní vlny. Při první se rychle ochladilo, na Gondwaně se rozšířily ledovce a hladina oceánů výrazně klesla. Mělká moře na okrajích kontinentů, kde žila velká část tehdejší fauny, se zmenšila nebo úplně zmizela. Když zalednění ustoupilo, hladina znovu stoupla, oceánské proudění se změnilo a v mnoha oblastech se rozšířila voda chudá na kyslík. Organizmy, které přežily ochlazení, tak čekal druhý prudký zásah.

Přesný podíl jednotlivých příčin se stále diskutuje. Vedle zalednění a anoxie mohla hrát roli také sopečná činnost. Jisté je, že klíčová nebyla pouze samotná teplota, ale hlavně rychlost změn a současný úbytek obyvatelného prostoru.

Pozdní devon (~372–359 milionů let)

Devonské vymírání nebylo jednou krátkou katastrofou. Šlo o sérii událostí rozloženou do několika milionů let. Nejvýraznější byly Kellwasserské události přibližně před 372 miliony let a závěrečná Hangenberská krize na hranici devonu a karbonu před 359 miliony let.

Devon bývá označován jako „věk ryb“. V oceánech žily pancířnaté ryby, první žraloci i rané kostnaté ryby a rozsáhlé útesy stavěly korály a stromatoporoidi. Právě tropické útesové ekosystémy utrpěly obrovské ztráty a jejich obnova trvala velmi dlouho. Při závěrečné krizi zmizely poslední pancířnaté ryby a výrazně se proměnilo také složení dalších mořských skupin.

Jedním z hlavních mechanizmů byla opakovaná anoxie oceánů. K jejímu vzniku mohlo paradoxně přispět rozšíření prvních hluboce kořenících lesů. Kořeny urychlovaly zvětrávání hornin a řeky odnášely do moří více živin, zejména fosforu. Následné přemnožení řas a rozklad organické hmoty spotřebovávaly kyslík podobně jako při dnešní eutrofizaci. Současně se měnil koloběh uhlíku, klima i hladina moří. Uvažuje se také o vulkanizmu – důkazy pro jeden rozhodující dopad planetky však nejsou přesvědčivé.

Kolaps karbonských pralesů (~305–299 milionů let)

Na rozdíl od předchozích událostí není přechod mezi karbonem a permem obvykle řazen mezi velkou pětku globálních vymírání. Šlo spíš o dlouhodobou proměnu suchozemských ekosystémů, která však byla pro další evoluci obratlovců velmi důležitá.

Rovníkové oblasti Eurameriky tehdy pokrývaly rozsáhlé vlhké lesy plavuní, přesliček a kapradin. Z jejich pohřbené biomasy vznikala velká část dnešních černouhelných slojí. S postupným ochlazováním a vysušováním klimatu se souvislé bažinaté lesy rozpadaly a ustupovaly rostlinám lépe snášejícím sezónní sucho. Nešlo o okamžité zmizení všech pralesů: změna probíhala nerovnoměrně a vlhké porosty v některých oblastech přetrvávaly.

Úbytek mokřadů znevýhodnil mnoho obojživelníků, jejichž rozmnožování bylo vázané na vodu. V sušším světě naopak získali výhodu amnioti – předkové plazů, ptáků a savců – chránění zárodečnými obaly a vejcem, které nebylo závislé na vodním prostředí. Neznamená to, že kolaps pralesů jednoduše „vytvořil plazy“, ale pomohl změnit podmínky, ve kterých se různé skupiny prosazovaly.

Společné mechanizmy

Přestože každá krize měla jiný průběh, některé mechanizmy se opakují:

• anoxie oceánů – rozšíření vod s velmi nízkým obsahem kyslíku, někdy i toxického sirovodíku,
• rychlé změny klimatu – prudké ochlazení i oteplení překračovalo schopnost mnoha druhů přizpůsobit se nebo migrovat,
• změny hladiny moří – při poklesu mizela mělká moře, při vzestupu se zase měnilo proudění a okysličení oceánů,
• vulkanická aktivita – do atmosféry uvolňovala oxid uhličitý, aerosoly a toxické látky,
• narušení koloběhu živin a uhlíku – změny na souši mohly přes řeky a atmosféru zasáhnout i vzdálené oceány.

Jak o těchto událostech víme?

Paleontologové porovnávají výskyt fosilií v po sobě jdoucích vrstvách hornin. Náhlé zmizení mnoha skupin na různých kontinentech ukazuje na rozsáhlou biologickou krizi. Samotné fosilie ale nestačí. Izotopy uhlíku a kyslíku vypovídají o změnách klimatu a uhlíkového cyklu, sloučeniny železa nebo molybdenu pomáhají odhalit nedostatek kyslíku v mořích a usazeniny po ledovcích dokládají dávná zalednění.

Čísla proto nejsou přesným součtem všech tehdejších druhů. Fosilní záznam je neúplný, měkkotělé organizmy se zachovávají špatně a některá prostředí téměř vůbec. Odhady se s novými nálezy mění, základní obraz je však zřetelný: během relativně krátkých intervalů docházelo ke ztrátám, které výrazně převyšovaly běžné tempo vymírání.

Vymírání jako evoluční zlom

Masová vymírání bývají popisována jako evoluční „reset“, ale není to restart od nuly ani cesta k předem danému cíli. Především znamenala obrovskou a nevratnou ztrátu rozmanitosti. Přeživší druhy však získaly přístup k uvolněným ekologickým nikám a v následujících milionech let se mohly rozrůznit. O tom, kdo uspěl, často rozhodovala kombinace vlastností, prostředí a náhody.

Po ordovické krizi se postupně obnovila mořská společenstva. Devonské události ukončily éru některých dominantních ryb a útesotvorných organizmů. Vysychání karbonských lesů zase proměnilo suchozemské ekosystémy a zvýhodnilo živočichy méně závislé na vodě. Paleozoikum tak nebylo jen érou rozkvětu života, ale také dobou opakovaných zlomů. Každý z nich změnil směr další evoluce – ne proto, že by katastrofy život automaticky „zlepšovaly“, ale proto, že po nich svět už nikdy nebyl stejný.