Hromadné vymierania: čo ich spôsobuje?

Kamene na zem z neba padajú každú chvíľu. Raz za čas však môžu byť ozaj veľké.... (zdroj: Wikimedia Commons)

História života na našej planéte je z dlhodobého hľadiska poznamenaná množstvom kríz. Niektoré z nich spôsobili takmer úplný kolaps ekosystémov v globálnom meradle. Tie sa označujú ako hromadné vymierania. Čím sa líšia od tých „bežných“ a čo ich spôsobuje?

Ak by sme si vývojové vzťahy medzi jednotlivými organizmami znázornili ako košatý strom, jeho kmeň by symbolizoval spoločný pôvod všetkých živých tvorov v hlboko v dávnej minulosti. Jednotlivé hrubé vetvy by reprezentovali hlavné skupiny organizmov, napríklad rastliny, huby alebo živočíchy. Tie najtenšie vetvičky by predstavovali jednotlivé druhy, napríklad topoľ osikový, hríb dubový, mravec hôrny alebo človek rozumný (ironické pomenovanie vlastného druhu, však?). Predstavme si, že z času na čas nejaká vetvička uschne. Stane sa tak, keď druh nejakého organizmu vyhynie. Takýchto vyhynutých druhov poznáme nepreberné množstvo a drvivá väčšina z nich pochopiteľne vyhynula skôr, ako sa človek vôbec na scéne objavil. Holým faktom teda je, že druhy organizmov zanikajú podobne ako napríklad civilizácie. V tomto svetle je dôležité podotknúť, že zánik je pre existenciu druhov rovnako dôležitý ako zrod. V premenlivých životných podmienkach totiž smrť jednotlivca umožňuje rast novej generácie a v konečnom dôsledku zvýšenie pravdepodobnosti prežitia druhu ako takého.

Ak hovoríme o vyhynutí druhu, máme na mysli udalosť, keď zahynú všetci príslušníci skupiny organizmov, ktorí boli schopní navzájom sa rozmnožovať a vytvárať plodné potomstvo. Niektoré druhy sú veľmi rozšírené a zdá sa takmer nemožné, že by mohli vyhynúť. Príkladom môže byť náš vlastný druh Homo sapiens. Iné druhy však obývajú menší areál a v mnohých prípadoch žijú iba na jedinom mieste na svete. Tieto druhy sú na vyhynutie náchylnejšie, keďže na vyhladenie celej populácie stačí vskutku málo.

Strom života: všetci sme jedna veľká rodina... (Zdroj: tolweb.org)

V geologickej histórii Zeme sa striedali dlhšie obdobia s malou frekvenciou vymierania s relatívne krátkymi obdobiami zvýšenej intenzity vymierania. V obdobiach zvýšenej intenzity môžme z pohľadu histórie života hovoriť o krízach, ktoré reprezentujú náhle poklesy počtu druhov a rozmanitosti životných foriem. Ide o hromadné vymierania. Najčastejšie sa definujú ako pomerne krátkodobé udalosti trvajúce 1 až 4 milióny rokov, v priebehu ktorých vyhynie viac ako polovica všetkých druhov v niekoľkých odlišných skupinách (taxónoch). Je nutné dodať, že žiadne hromadné vymieranie neprebehlo v jedinom krátkom okamihu.

Aby sme si hromadné vymieranie vedeli lepšie predstaviť, opäť si môžeme pomôcť analógiou stromu života. Predstavte si akúsi pílu, ktorá naraz odreže povedzme každý druhý konár na tomto strome. Odrezaná teda bude polovica všetkých konárov, a ak každý konár reprezentuje jeden druh, potom vyhynie polovica všetkých žijúcich druhov. Definícia hovorí, že hromadné vymieranie nastane vtedy, ak vymrie v krátkom čase viac ako polovica druhov. Tým najväčším bolo vymieranie na konci geologického obdobia zvaného perm asi pred 251 miliónmi rokov. Vtedy vymrelo vyše 95 percent všetkých druhov živočíchov. Ak by v našej analógii mal strom života sto konárov, po tomto vymieraní by ich zostalo iba päť. Túto udalosť teda možno právom označiť za najväčšiu katastrofu v dejinách života, pričom vo svojom rozsahu výrazne predčila aj slávne vymieranie dinosaurov pred 65 miliónmi rokov. Podobných katastrof sa však v histórii našej planéty udialo ďaleko viac.

Človeku sa už "zopár" konárov na strome života odpíliť podarilo...

Druhy môžu vyhynúť takpovediac na rôzny spôsob. Na organizmy pôsobia rozmanité faktory. Niektoré z nich môžu byť bezprostrednou príčinou vyhynutia, napr. rýchla zmena teploty, zmena salinity, zánik vhodného životného prostredia alebo náhle sa objavenie zákerného predátora. Napríklad vyhynutie dronta nelietavého spôsobil iný druh organizmu, a síce človek, tým, že celú populáciu tohto ostrovného nelietavého vtáka vyzabíjal. Bezprostredné príčiny vymieraní majú svoj vlastný pôvod. Napríklad globálne ochladenie môže byť dôsledkom zmeny oceánskej cirkulácie vyvolanej zmenou postavenia kontinentov alebo nástupom intenzívnej sopečnej činnosti. Príčiny vymieraní môžeme ďalej rozdeliť na biotické alebo abiotické. Hromadné vymierania spôsobujú predovšetkým abiotické faktory, na ktoré tie biotické nadväzujú až druhotne. Medzi najčastejšie príčiny hromadných vymieraní patria zmeny podnebia, zmenšenie plochy epikontinentálnych morí v dôsledku poklesu hladiny oceánov, náhle zmeny salinity morskej vody, utvorenie sa hrubých vrstiev vody bez kyslíka v oceánoch zaplavujúcich plytko-morské oblasti, zvýšená sopečná aktivita, zvraty polarity magnetického poľa Zeme alebo dopad mimozemského telesa.

Hromadné vymieranie síce má jednotnú definíciu a niektoré z nich je možné spojiť spoločnou príčinou, jednako však bolo každé vymieranie jedinečné aspoň v jednom bode – zakaždým na to doplatili iné obete. Ak teda zakaždým vyhynú iné skupiny organizmov z rôznych životných prostredí, je vôbec možné jednotlivé katastrofy navzájom porovnať a kvantitatívne vyhodnotiť? Odpoveď je áno a pomôže nám k tomu matematika, presnejšie teória pravdepodobnosti a štatistika.

Intenzita vymierania na úrovni rodov morských živočíchov. Časová os (dole) je v miliónoch rokov, farebné štvorčeky hore predstavujú jednotlivé geologické periódy. Bližšie vysvetlenie nájdete tu.

Ničivosť vymierania môžeme vyjadriť tak, že vypočítame percento druhov, ktoré žili pred skúmaným vymieraním a ktoré sa už po vymieraní v zázname nevyskytujú. Pokles počtu druhov o viac ako polovicu oproti predošlému stavu poukazuje na výnimočné udalosti, kedy bola diverzita organizmov výrazne narušená. Ako už bolo vyššie spomenuté, takéto udalosti označujeme ako hromadné vymierania. Vedci ich do súčasnosti narátali celkom 23. Päť najväčších armagedonov sa populárne označuje ako veľká päťka a predstavujú skutočné míľniky vo vývoji života.

"Veľkú päťku" doplňuje hromadné vymieranie spôsobené človekom. Ak sa budeme veľmi snažiť, možno sa raz v ďalekej budúcnosti bude naše pôsobenie na planéte Zemi prirovnávať k dopadu asteroidu pred 65 miliónmi rokov...

Jedno z najpozoruhodnejších zistení posledných desaťročí je, že v hromadných vymieraniach existuje určitá periodicita. V roku 1983 David Raup a John Sepkoski ml. z Chicagskej univerzity analyzovali rozsiahle doklady o vymieraní morských živočíchov. Došli k záveru, že v priebehu posledných 250 miliónov rokov sa vymierania opakovali v intervaloch približne 26 miliónov rokov. Snažili sa spojiť hromadné vymierania s pravidelnosťou akéhosi mimozemského činiteľa. Špekulovalo sa o akomsi zvláštnom a veľmi veľkom telese Slnečnej sústavy, ktoré obieha okolo Slnka po excentrickej dráhe a každých 26 miliónov rokov vychyľuje dráhy komét a asteroidov a smeruje ich k Zemi. Zďaleka nie všetky hromadné vymierania je však možné spojiť s konkrétnym kráterom po dopade asteroidu.

Okrem dopadov mimozemských telies je ďalším kandidátom na vysvetlenie pravidelnosti v hromadných vymieraniach vulkanizmus súvisiaci so zatiaľ neznámymi cyklami vnútri zemského plášťa. Ale ani sopečnej činnosti nemožno pripísať všetky vymierania, aj keď mohla niektoré udalosti skutočne ovplyvniť.

Jedným z posledných návrhov v tejto otázke je opakujúce sa kolísanie hladiny oceánov, ktoré dramatickou zmenou životných podmienok rozhodovalo o živote či smrti svojich obyvateľov. Podstatná časť morského života je sústredená na kontinentálnych šelfoch, teda v príbrežných plytkých oblastiach. Náhle a výrazné výkyvy hladiny svetového oceánu tak môžu mať neblahé následky, keďže raz dôjde k vysušeniu šelfu, inokedy k jeho zaplaveniu a posunu do veľkých hĺbok. Naozaj za všetkým stojí oceán? Výskum ešte zďaleka nie je ukončený a na definitívnu odpoveď si ešte budeme musieť počkať.

O hromadných vymieraniach sa toho popísalo veľmi veľa. Stačí sa trochu pohrať s vaším obľúbeným internetovým vyhľadávačom. Ak uprednostňujete knihy, niekoľko odporúčaní na podnetné čítanie nájdete na konci tohto príspevku.

PS: V ostatných rokoch sa stále častejšie skloňuje človek ako strojca hromadného vymierania, ktoré prebieha so stále väčšou intenzitou do dnešných dní. To je ale príliš smutná téma na predvianočný čas. Vrátim sa k nej niekedy po Novom Roku, keď všetci vytriezvieme z novoročných predsavzatí.