Wymieranie eocen-oligoceńskie: przyczyny, datowanie i skutki

Koniec eocenu i początek oligocenu (granica datowana na około 33,9 mln lat temu) to okres intensywnych zmian środowiskowych i biotycznych. Zdarzenie to, nazywane często wymieraniem eocen‑oligoceńskim, wiązało się z dużym obrotem zarówno kwiatowym, jak i faunistycznym. Choć dotknęło ono organizmy morskie w największym stopniu, jego skutki widoczne były także na lądzie.

Datowanie i dowody geologiczne

Głównym sygnałem rozdzielającym eocen od oligocenu jest tzw. zdarzenie Oi‑1 — nagła zmiana stosunków izotopów tlenu w skałach morskich, która interpretowana jest jako skokowe ochłodzenie i rozpoczęcie trwalszego pokrycia lodowego na Antarktydzie. Ten izotopowy sygnał dostarczany jest głównie przez analizę bentosowych foraminifer i innych składników osadów morskich. Datowanie magnetostratygraficzne, biostratygrafia oraz datowania radiometryczne osadów i związanych ze zdarzeniami impaktowymi pozwalają umiejscowić granicę na około 33,9 mln lat temu.

Przyczyny zmian klimatycznych i wymierania

Przyczyny przekształceń klimatu w tym okresie były prawdopodobnie wieloczynnikowe i obejmowały:

• Spadek stężeń dwutlenku węgla w atmosferze — wiele badań wskazuje na długotrwały spadek CO2 w połowie do późnego eocenu, co osłabiło efekt cieplarniany i doprowadziło do chłodzenia klimatu. Utrata ciepła była stopniowa, aż do osiągnięcia krytycznego progu około 34 mln lat temu, powiązanego z Oi‑1.
• Przemiany oceaniczne i cyrkulacyjne — zmiany w połączeniach oceanicznych oraz rozwój chłodniejszych prądów polarno‑subpolarnych mogły przyspieszyć izolację termiczną Antarktydy i sprzyjać tworzeniu lodu.
• Tektonika i wietrzenie skał — szybkie wypiętrzanie się łańcuchów górskich i związane z nim zwiększone wietrzenie chemiczne przyczyniały się do usuwania CO2 z atmosfery przez wiązanie go w formie węglanów.
• Impakty meteorytowe — w okresie przejścia eocen‑oligoceńskiego odnotowano kilka dużych uderzeń kosmicznych, m.in. związane z kraterami w Zatoce Chesapeake i w Popigai w środkowej Syberii. Fragmenty rozproszonego materiału mogły wpływać na krótko‑ i średnioterminowe zmiany klimatu (pył, aerozole), a nowsze datowania sugerują, że niektóre z tych impaktów mogą korelować z epizodami wymierania.
• Aktywność wulkaniczna — choć początkowo nie było jasnego związku z jednym dużym katastroficznym wybuchem, lokalne i regionalne erupcje mogły dostarczyć aerozoli i gazów wpływających na klimat oraz ekosystemy.

Mechanizmy działania i uwzględnienie hipotez

Wielkoskalowe ochłodzenie prawdopodobnie było wynikiem kumulacji powyższych czynników. Spadek CO2 działał stopniowo, obniżając średnie temperatury; uderzenia i krótkotrwałe epizody wulkaniczne mogły doprowadzić do gwałtownych, krótkotrwałych zakłóceń (ciemnienie, kwaśne deszcze), które w połączeniu z długotrwałym chłodzeniem zwiększały stres środowiskowy. Ostateczne „zapieczętowanie” zmian klimatycznych oznaczało rozpoczęcie trwałego rozszerzenia pokrywy lodowej na Antarktydzie, co miało dalekosiężne konsekwencje.

Skutki dla biosfery

Wymieranie eocen‑oligoceńskie było względnie selektywne — dotknęło przede wszystkim organizmy morskie zależne od ciepłych, stabilnych warunków oraz plankton. Najważniejsze skutki to:

• Morskie ekosystemy: spadek różnorodności planktonu (np. niektórych grup kopalnych foraminifer i kokolitofor), regresja raf koralowych i zmiany w składzie bentosu. Wiele gatunków morskich, szczególnie przystosowanych do cieplejszych wód, uległo redukcji lub wyginięciu.
• Ssaki i fauna lądowa: na lądzie obserwowano wymianę fauny — upadek archaicznych grup i pojawienie się bardziej „nowoczesnych” linii ewolucyjnych wśród ssaków. Niektóre grupy eocenu (np. niektóre archaiczne waleni z rzędu Archaeoceti) znikały bądź były silnie zredukowane, podczas gdy inne radiowały i eksplorowały nowe nisze.
• Roślinność: przesunięcia w składzie florystycznym — ochłodzenie i obniżenie poziomu mórz powodowały zmianę siedlisk, zmniejszenie tropikalnych lasów i ekspansję bardziej odpornych form roślinnych. Dalsze utworzenie chłodniejszych, suchszych obszarów miało znaczenie dla późniejszej ewolucji zbiorowisk trawiastych.
• Poziom morza i fragmentacja siedlisk: rozwój lodu antarktycznego doprowadził do obniżenia poziomu mórz, co spowodowało utratę przybrzeżnych siedlisk i izolację populacji, co może wyjaśniać częściową utratę bioróżnorodności i jednocześnie sprzyjać powstawaniu nowych linii ewolucyjnych.

Skala i tempo wymierania

Wymieranie eocen‑oligoceńskie nie było tak masowe jak największe katastrofy w dziejach Ziemi (np. granica Perm–Trias czy K–Pg), ale miało znaczący wpływ na przeobrażenie ekosystemów i strukturę życia na Ziemi. Było to wymieranie regionalnie intensywne w morzach i obejmujące istotne przekształcenia na lądzie, prowadząc do utraty wielu gatunków i do przebudowy biocenoz.

Znaczenie w długoterminowej historii Ziemi

Przejście eocen‑oligoceńskie wyznaczało koniec pewnej epoki klimatycznej — świata cieplejszego, o bardziej tropikalnej i subtropikalnej faunie i florze — oraz początek chłodniejszego, bardziej zróżnicowanego klimatycznie oligocenu z rozwijającą się polarną pokrywą lodową. Zmiany te miały trwałe konsekwencje dla ewolucji późniejszych ekosystemów, wpływając na selekcję wielu grup organizmów i torując drogę do dalszych przemian (np. późniejszej ekspansji traw i rozwoju krajobrazów otwartych).

Podsumowując, wymieranie eocen‑oligoceńskie jest przykładem złożonego, wieloczynnikowego kryzysu środowiskowego, w którym stopniowe procesy (spadek CO2, zmiany cyrkulacji oceanicznej, tektonika) współdziałały z krótkotrwałymi, gwałtownymi zdarzeniami (impakty, lokalna wulkaniczność), doprowadzając do trwałych przemian klimatu i biologii Ziemi.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest eocen i kiedy się skończył?

P: Co oznaczał początek oligocenu?

P: Co się stało podczas przejścia z eocenu do oligocenu?

P: Czy jakieś większe uderzenie lub wydarzenie wulkaniczne spowodowało zmiany klimatyczne na początku oligocenu?

P: Czy w okresie przejścia z eocenu do oligocenu były jakieś uderzenia meteorytów, które mogły odegrać rolę w wymieraniu?

P: Jaka jest wiodąca teoria naukowa dotycząca ochłodzenia klimatu w tym okresie?

P: Jakie wydarzenie wyznacza początek pokrywy lodowej na Antarktydzie i jak jest ono związane z przejściem z eocenu do oligocenu?

Szukaj według litery