Заселённость на грани редоксной границы во время пермско-триасового массового вымирания

Жизнь, цепляющаяся за край

Примерно 252 миллиона лет назад Земля пережила самое тяжёлое из известных вымираний: пермско-триасовое массовое событие, когда около девяти из десяти морских видов исчезли. В этом исследовании поставлен на первый взгляд простой, но важный вопрос: когда большая часть глубокого океана лишилась кислорода, оставались ли локусы «дышащей» воды, где морская жизнь могла удержаться? Изучая слои пород древних тропических морей на территории нынешнего центрального Ирана, авторы исследуют, как некоторые мелководные зоны могли играть роль последних убежищ во время глобального кризиса.

Смертельное время в истории Земли

Кризис в конце пермского периода был вызван мощной вулканической активностью, особенно в Сибири, которая выбросила огромные объёмы парниковых газов. Климат быстро потеплел; поверхностные воды экваториальных океанов нагрелись до значений, смертельных для многих организмов. Потепление способствовало стратификации океана, отделив верхние слои воды от глубоких и способствуя широкому дефициту кислорода в глубинах. Многие исследователи представляли это как почти глобальный «мертвый океан», но компьютерные модели и некоторые ископаемые данные указывают на более пятнистую картину: в некоторых регионах и на некоторых глубинах всё ещё оставались пригодные для жизни условия.

Чтение пород древнего тропического шельфа

Чтобы проверить эту идею, команда сосредоточилась на двух разрезах — Абадех и Багхук, которые формировались на широком тропическом шельфе вдоль окраины Тетисского океана, близ экватора. Эти участки особые тем, что осадки накапливались непрерывно через интервал вымирания, сохранив подробную, а не прерывистую запись. Породы включают богатые ископаемыми известняки позднего перми, причудливые бугристые известняковые структуры, созданные микробными сообществами, и перекрывающие их тонко-слоистые известняки и чёрные сланцы ранней триасовой эпохи. Объединив полевые наблюдения, фоссильный состав и измерения множества химических элементов и изотопов, исследователи восстановили изменения кислорода и питательных веществ в этих древних морях во времени.

Химические подсказки к скрытой «дышащей» воде

Некоторые элементы в породах действуют как маркеры древних условий воды. Очень низкие уровни урана и молибдена вместе с высокими соотношениями тория к урану указывают на хорошо окисленную морскую воду в поздней перми на этих участках. Те же закономерности продолжаются через горизонт вымирания и в микробных известняках и чёрных сланцах, что свидетельствует о том, что мелководный водяной столб над дном в целом оставался окисленным, даже когда большая часть глубинного мирового океана теряла кислород. Между тем элементы, связанные с биологической продуктивностью, такие как никель, цинк и фосфор, резко снижаются до основного пика вымирания. Это указывает на снижение местной продуктивности — а значит и уменьшение количества разлагающейся органики, потребляющей кислород — что помогало воде оставаться пригодной для дыхания несмотря на глобальный экологический стресс.

Движущаяся невидимая граница

Один из самых показательных сигналов даёт марганец, элемент, который ведёт себя по-разному в кислородсодержащих и бедных кислородом водах. Породы показывают сильные всплески содержания марганца прямо вокруг интервала вымирания в обоих разрезах. Эта картина соответствует сценарию, в котором марганец, растворённый в обеднённой кислородом глубинной воде, поднимался вверх до встречи с окисленной поверхностной водой, где он превращался в твёрдые частицы и оседал. Эти обогащения подразумевают, что невидимая граница между кислородно-бедными и кислородно-богатыми слоями неоднократно смещалась вверх и вниз, иногда вторгаясь на мелководный шельф, но никогда не задерживаясь там постоянно. Иными словами, центральный шельф Тетиса располагался на краю подвижной редоксной границы — динамичного фронта между смертельными и пригодными условиями.

Крошечные кислородные фабрики и перемешанные моря

Исследование также рассматривает, как кислород поступал в эти хрупкие убежища. Вероятны два основных источника: прямое перемешивание с атмосферой, особенно в волнообразных мелководьях, и локальная генерация кислорода фотосинтезирующими микроорганизмами, строившими микробные структуры. Ископаемые и текстуры внутри пород показывают разнообразных донных животных, живших между и внутри этих микробных холмов, что говорит о наличии по крайней мере кратковременных окон благоприятных условий. Однако современные микробные маты обычно оксигенируют лишь очень тонкий слой окружающей воды, поэтому авторы полагают, что обмен воздух–море, усиленный ветром и волнами, вероятно, играл существенную роль наряду с микробной активностью.

Что это значит для жизни в условиях стресса

В совокупности доказательства показывают, что даже во время крупнейшего морского вымирания Земли некоторые мелководные тропические шельфы оставались в основном окисленными, хотя и не раз подвергались нашествию кислородно-бедрой глубинной воды. Снижение продуктивности удерживало спрос на кислород на низком уровне, а перемешивание с атмосферой и локальный фотосинтез поддерживали снабжение поверхностных вод. Эти зоны могли служить редкими убежищами для организмов, зависящих от кислорода, даже когда быстро меняющиеся границы и химический стресс сильно сокращали биоразнообразие. Работа подчёркивает, что прошлые массовые вымирания не порождали однородно мёртвые океаны; вместо этого они создавали мозаичную картину враждебных глубин и хрупких убежищ — паттерн, важный для понимания того, как жизнь реагирует на серьёзные экологические изменения сегодня.

Цитирование: Bagherpour, B., Ardakani, O.H., Herwartz, D. et al. Habitability at the edge of the redox boundary during the Permian–Triassic mass extinction. Sci Rep 16, 12469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47893-w

Ключевые слова: пермско-триасовое вымирание, кислород в океане, Тетисский океан, мелководные морские убежища, массовое вымирание