Пермь: Пангея, разнообразные наземные линии и массовое вымирание
Свяжем сборку материков с неодинаковым климатом перми, разберём, кто такие синапсиды, и отделим наблюдаемый масштаб вымирания от проверяемых гипотез о его причинах.
Федеральная программа · базовый уровень · 11 класс
Возникновение и развитие жизни на Земле
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Пермский период палеозоя
- Формирование Пангеи и изменение регионального климата
- Разнообразие растений и синапсид наземных экосистем
- Изменение морских местообитаний
- Крупнейший кризис биоразнообразия на границе перми и триаса
- Возможная роль Сибирских траппов, климата и океана
- Ограничения выводов по ископаемым и геохимическим данным
Как это устроено
Пермь следует за каменноугольным периодом и предшествует триасу. Сближение больших участков суши сформировало Пангею. Удалённость некоторых внутренних областей от океана могла усиливать сезонность и сухость, но по единому слову «Пангея» нельзя вывести климат каждого берега, горной области и широты. Пермские экосистемы не были пустой сценой перед динозаврами: существовали разные растения, морские беспозвоночные, синапсиды и иные линии позвоночных. Динозавры возникли позже, в триасе.
Синапсиды — ветвь амниот, включающая вымерших родственников млекопитающих и самих млекопитающих. Известный диметродон часто попадает в игрушечные наборы «динозавров», но это ошибка родства и времени. Терапсиды составляют другую важную часть истории синапсид; часть их линий связана с происхождением млекопитающих, однако каждый найденный терапсид не является прямым предком современных видов. Различать группы помогают строение черепа, зубов, остальные кости и более поздние данные, а не общее внешнее сходство.
На конце перми в морской и наземной ископаемой летописи видно особенно большое сокращение разнообразия, но оценки доли исчезнувших групп зависят от таксономического уровня и полноты находок. Некоторые линии полностью исчезли, другие пережили кризис. Поэтому корректно говорить «крупнейший известный кризис фанерозоя», а не «жизнь почти остановилась» или «всё погибло». После границы с триасом сообщества восстанавливались длительно и не обязательно возвращали прежнее сочетание видов.
Крупное магматическое событие Сибирских траппов по времени связано с кризисом и является сильным кандидатом на важную причину. Исследуют возможную цепь: магма и нагрев некоторых пород → поступление газов → изменения климата и химии океана → давление на разные экосистемы. Время, масштаб и вклад каждого звена проверяют отдельно по датировкам, геохимии и ископаемым. Неверно объявлять, что одна найденная лавовая порода доказывает гибель конкретного вида или что для всех местообитаний действовал один и тот же непосредственный механизм.
Сборка материков меняла очертания морей и шельфов, а климатические и химические изменения могли менять условия в разных водоёмах. Сокращение мелководья, потепление и недостаток растворённого кислорода — разные возможные воздействия, которые изучают по независимым свидетельствам. Чтобы сравнить их роль, нужно знать возраст слоёв, видеть изменения нескольких групп организмов и проверять геохимические показатели. Так история перми связывает геологию и биологию, но не сводит сложное вымирание к одному рисунку с единственной стрелкой.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Пермский период
Последний период палеозоя после каменноугольного, в течение которого существовали разнообразные морские и наземные сообщества; его конец отмечен особенно крупным кризисом биоразнообразия.
Пример: Пермские находки растений и позвоночных показывают жизнь до кризиса, а слои у границы с триасом помогают изучать изменения.
- Пангея
Древний сверхматерик, сформировавшийся при сближении крупных масс суши позднего палеозоя; он не был одинаковой пустыней и со временем распался на отдельные материки.
Пример: Удалённые от океана области Пангеи могли иметь более сухой сезонный режим, а береговые и горные области — другие условия.
- Континентальный климат
Режим температуры и влажности области суши, удалённой от сильного смягчающего влияния океана; конкретный режим зависит также от широты, рельефа и других условий.
Пример: Внутренние районы крупного материка могут испытывать большие сезонные изменения, чем некоторые прибрежные области.
- Синапсиды
Эволюционная линия амниот, к которой относятся млекопитающие и их вымершие родственники; многие пермские синапсиды не были современными млекопитающими или динозаврами.
Пример: Диметродон — пермский синапсид, а не динозавр, несмотря на частую ошибку в популярных рисунках.
- Терапсиды
Разнообразная ветвь синапсид, включающая вымершие пермские линии и дальнейшую линию млекопитающих; отдельные признаки возникали в ней неодновременно.
Пример: Ископаемые черепа терапсид помогают исследовать изменения челюсти и зубов, но по одному черепу нельзя узнать всю физиологию вида.
- Морское мелководье
Область относительно небольшой глубины у материка или на его шельфе, где освещённость и условия для многих донных организмов отличаются от глубоководных.
Пример: Сокращение площади мелководных морей меняет доступное местообитание для части морских беспозвоночных.
- Граница перми и триаса
Геологическая граница между последним периодом палеозоя и первым периодом мезозоя, определяемая по международной стратиграфической шкале и исследуемая по породам, ископаемым и химическим показателям.
Пример: В датированных последовательностях слоёв сравнивают изменения морских ископаемых до и после границы.
- Конечнопермское массовое вымирание
Крупнейший известный кризис разнообразия в фанерозойской ископаемой летописи, затронувший многие морские и наземные линии, но не уничтоживший всю жизнь.
Пример: Последние трилобиты исчезают из ископаемой летописи у границы перми и триаса, тогда как другие группы пережили кризис.
- Сибирские траппы
Обширная область магматических пород, образовавшихся в связи с крупным магматическим событием примерно у границы перми и триаса; его газовые и климатические последствия изучают по геологическим данным.
Пример: Сопоставление возраста магматических пород и кризисных слоёв помогает проверять связь события с вымиранием.
- Океаническая гипоксия
Состояние воды с низким содержанием растворённого кислорода, способное ограничивать жизнь многих водных организмов; в древних морях его выводят косвенно по сочетанию геохимических и осадочных признаков.
Пример: Слой с химическими признаками дефицита кислорода рассматривают вместе с положением слоя и ископаемыми, а не как самостоятельный список погибших видов.
- Геохимический показатель
Измеряемая особенность химического состава древней породы или ископаемого материала, которую используют для проверки гипотез о среде при учёте её последующих изменений.
Пример: Соотношение отдельных изотопов в осадке может помочь сравнить изменения углеродного цикла, но одно значение без контекста не даёт готовой температуры.
- Восстановление экосистем
Постепенное изменение сообществ после кризиса за счёт выживших линий, расселения и дальнейшей эволюции; не означает точного возвращения прежнего состава.
Пример: В триасе возникали новые сочетания организмов, а не копия пермского сообщества до вымирания.
Пример по шагам
На плакате написано: «Динозавр диметродон погиб вместе со всей жизнью, когда извергся один вулкан». Исправьте три ошибки.
- Диметродон — пермский синапсид, не динозавр; динозавры возникли в триасе.
- Конечнопермский кризис затронул многие линии, но часть организмов выжила и продолжила эволюцию.
- Сибирские траппы — крупное и длительное магматическое событие; связь разных его последствий с потерями проверяется по датировкам и нескольким видам данных, а не по одному вулкану.
Вывод: Точные формулировки разделяют родство, масштаб вымирания и степень уверенности в причинной цепи.
Практическая работа
Наблюдение, гипотеза и причина кризиса
- Составьте три колонки: датированные магматические породы, изменения химического состава осадков и ископаемые до и после границы перми и триаса. Для каждой записи укажите, что измерено непосредственно.
- Нарисуйте несколько возможных связей между колонками; каждой стрелке добавьте вопрос, какой независимый тест её поддержал бы.
- Отдельно покажите выжившие линии и объясните, почему слово «массовое» не означает «полное» вымирание.
Что можно заключить: Причинное объяснение требует согласованных дат и независимых данных; различение наблюдения и гипотезы защищает от ложной простой истории.
Безопасность: Работайте с опубликованными музейными и научными карточками; не собирайте породы в действующих вулканических районах, шахтах и карьерах.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.