В конце триасового периода, примерно 201 миллион лет назад, произошло массовое вымирание, связанное с масштабными вулканическими извержениями и распадом суперконтинента Пангея. Эти извержения привели к выбросу значительных объемов углекислого газа в атмосферу, что вызвало повышение глобальных температур на 5–10 градусов Цельсия.

Изменения в растительном покрове и распространение папоротников

В результате потепления планеты леса, в которых преобладали деревья, были разрушены. На освободившихся территориях быстро распространились папоротники, формируя обширные саванноподобные ландшафты, особенно на территории современной Северо-Западной Европы. Исследования показали, что эти регионы, покрытые папоротниками, были крайне подвержены пожарам, а сами папоротники служили основным топливом для распространения огня.

Методы изучения древних пожаров

Для анализа активности лесных пожаров в этот период ученые исследовали хорошо сохранившиеся осадки из четырех буровых кернов, один из которых был получен в Великобритании и имел длину 640 метров. В ходе работы измеряли количество окаменелого древесного угля и органических соединений, образующихся в дыму пожаров (полициклические ароматические углеводороды, ПАУ). Сравнение этих данных с записями окаменелой пыльцы и спор выявило резкое увеличение пожарной активности в основной фазе вымирания, совпадающее с массовым распространением папоротников.

Ограничения традиционных индикаторов и новый подход

Традиционные индикаторы, такие как крупные куски древесного угля и ПАУ, имеют ограничения: уголь может распадаться на мелкие фрагменты, а ПАУ способны перемещаться на большие расстояния и не всегда сохраняются в геологической летописи. В связи с этим был разработан новый метод отслеживания пожаров — анализ изменений цвета органических микрофоссилий (пыльцы и спор), называемый Индексом Темноты Палинноморфов.

Обычно органические микрофоссилии темнеют после захоронения из-за повышения давления и температуры. Однако в исследованных кернах самые старые и глубокие образцы оставались светлыми, а окаменелости из периода вымирания становились темно-коричневыми. После окончания вымирания цвет вновь становился бледно-жёлтым. Это явление наблюдалось во всех четырех кернах, что исключает влияние только процессов захоронения.

Результаты анализа и выводы

Индекс Темноты Палинноморфов измеряет цвет с помощью RGB-спектра, что позволяет количественно сравнивать образцы из разных слоев и мест. Было проведено 15 000 измерений пыльцы и спор растений, живших до, во время и после вымирания. Сравнение показало, что потемнение совпадает с периодом интенсивных пожаров и массового распространения папоротников.

Быстрый рост папоротников в этот период, вероятно, был обусловлен несколькими факторами: исчезновением лесов, эрозией почвы, интенсивным парниковым потеплением и повторяющимися пожарами. Папоротники способны быстро заселять поврежденные территории, особенно там, где другая растительность уничтожена. После пожаров растения быстро восстанавливались из корневищ, что позволяло им занимать всё большие площади.

Влияние папоротников на пожарные циклы

Плотные маты папоротников, высыхая, становились идеальным топливом для новых пожаров. Быстро распространяющиеся виды формировали обширные папоротниковые саванны и способствовали дальнейшему распространению огня, вытесняя другую растительность. Таким образом, возникал разрушительный цикл: потепление и исчезновение лесов открывали пространство для папоротников, которые, в свою очередь, обеспечивали топливо для новых пожаров и быстро восстанавливались после них.

Длительность и последствия

Оценки показывают, что этот период интенсивных пожаров и доминирования папоротников продолжался не менее 40 000 лет, а возможно, и до 300 000 лет. Такой цикл мог привести к длительным изменениям в экосистемах и способствовать поддержанию экстремальных условий на планете.

Заключение

Сочетание климатических изменений, исчезновения лесов и распространения оппортунистических видов, таких как папоротники, может создавать условия для длительных разрушительных природных циклов.