28.03.2015

Teoria kresu prehistorycznych gigantów cz.2


Kontynuując rozważania na temat powodów zmniejszenia rozmiarów owadów (podobno pod wpływem pojawienia się zagrożenia w postaci ptaków), opisanych w przytoczonym w części pierwszej artykule, przechodzę do sprawy stężenia tlenu w atmosferze, które zdaniem części naukowców, wcześniej przyczyniło się do osiągnięcia gigantycznych rozmiarów przez owady.

Poniżej załączam wykres zaczerpnięty z Wikipedii, przedstawiający stężenie tlenu w atmosferze ziemskiej na przestrzeni ostatniego (bagatela) miliarda lat. Przerywaną, czerwoną linią zaznaczono obecny poziom stężenia tlenu w powietrzu.
Zaznaczyłam na nim dwie "daty" - 300 i 150 milionów lat temu, na które powołują się naukowcy badający korelację między wielkością owadów a stężeniem tlenu.
Mniej więcej w tym okresie, czyli na przestrzeni 150 mln lat, początkowo gigantyczne owady osiągnęły rozmiary podobne współczesnym.

Jak widać na poniższym diagramie, 300 mln lat temu stężenie tlenu wynosiło ponad 30% i jeszcze przez pewien czas (jakieś 25 mln lat) rosło do ok. 35%. Następnie, mniej więcej od połowy permu aż do początków triasu, stężenie tlenu spadało z ok. 35 do 15 % (o 20%!). Ów spadek trwał kolejne ok. 25 mln lat. W okresie triasu i jury, a więc niespełna 100 mln lat, stężenie tlenu wzrosło z ok. 15% do ponad 23, a może i 26, czyli o 8-11%.
Jakkolwiek byłyby to duże wahania, a były, to na przestrzeni tak niewyobrażalnie długiego czasu, moim zdaniem - przebiegały na tyle powoli, że różnego rodzaju gatunki zwierząt i roślin miały czas, by dostosować się do zmian stężenia tlenu w atmosferze, które wzrastało, bądź spadało bardzo powoli(!). Oczywiście, uogólniam i uśredniam obraz sytuacji (sam wykres też jest bardzo uśredniony, a przez to niezbyt miarodajny) - nagłe katastrofy czy radykalne zmiany z pewnością miały miejsce, niemniej chcę podkreślić rozległość i skalę czasu (dla mnie niewyobrażalną!)

Stężenie tlenu w atmosferze w ciągu ostatniego miliarda lat. Czerwoną przerywaną linią zaznaczono współczesny poziom tlenu. źródło
Zdaniem badaczy owady były największe ok. 300 mln lat temu, a 150 mln lat temu osiągnęły rozmiary zbliżone do owadów współczesnych.

Choć najbardziej interesują mnie ważki, to jednak poszukiwałam informacji, czy gigantyzm przydarzał się również innym zwierzętom, poza "znanymi" wszystkim dinozaurami. Trafiłam na informacje o odnalezieniu szczątków prehistorycznego bezkręgowca, skorpiona (Jalekelopterus rhenaniae), którego długość oszacowano na 2,5 m i który "istniał przez 10 mln lat, a ok. 390 mln lat temu wymarł. Istniał w okresie, kiedy w atmosferze Ziemi było znacznie więcej tlenu niż obecnie. Według niektórych paleontologów, to właśnie wyższe niż obecnie stężenie tlenu w atmosferze pozwoliło na życie bezkręgowców gigantycznych rozmiarów. Naukowcy nie wiedzą, z jakich powodów zeszły ze sceny dziejowej i ustąpiły miejsca kręgowcom".

W innym artykule przeczytałam, że w czasach dinozaurów występowało pięciokrotnie wyższe stężenie dwutlenku węgla w atmosferze: "W powietrzu, którym swobodnie oddychamy, stężenie dwutlenku węgla wynosi około 0,036%, w dusznych biurach pełnych pracowników może to być nawet 0,1%. Już takie stężenie dwutlenku węgla wywołuje nieprzyjemne dolegliwości, a nawet zmiany w DNA.
Powodem tak wysokiej zawartości dwutlenku węgla w powietrzu były ciągłe trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów. W wyniku aktywności wulkanicznej wraz z potokami lawy do atmosfery były stale wyrzucane tysiące metrów sześciennych CO2, zamieniając planetę w gigantyczną szklarnię."

Zwiększona zawartość dwutlenku węgla nie musi jednocześnie świadczyć o niskim poziomie tlenu, ale... z artykułu pt. "Dinozaury miały mało tlenu" dowiaduję się, że dokonano rekonstrukcji składu atmosfery ziemskiej z ostatnich 220 mln lat, w czym pomocne okazały się bursztyny. Dzięki analizie 500 próbek okazało się, że stężenie tlenu wynosiło w przeszłości zaledwie 10-15%, a nie 30%, jak wcześniej szacowano dla okresu kredy (od 145,0 ± 0,8 do 66,0 mln lat temu). "Zatem trzeba będzie znaleźć inne wytłumaczenie występowania w odległej przeszłości gigantycznych dinozaurów i innych zwierząt".

Wg wykresu, około 220 mln lat temu stężenie tlenu wynosiło nie mniej niż 15% (jest to uogólniona średnia w skali setek(!) milionów lat). Następnie, na przestrzenie owych 220 mln lat stężenie tlenu wzrastało. Kiedy zatem szacowano stężenie tlenu w kredzie na 30%, o którym wspomina się w ww. artykule?

Poniżej przedstawiam wcześniejszy diagram w nieco zmienionej formie. Odcięłam i usunęłam okresy starsze niż 400 mln lat, a pozostały wykres rozciągnęłam. Zaznaczyłam też kilka szczegółów:
 

Czarne kółeczko oznacza datowanie skamieliny skorpiona (Jalekelopterus rhenaniae)
Różowe kółeczko oznacza datowanie skamielin gigantycznych ważek
Beżowy romb oznacza pojawienie się dinozaurów, a linia pozioma oznacza czas ich występowania
Fioletowe kółeczko oznacza datowanie skamielin archeopteryksa, "pierwszego ptaka".

Tu koniecznie muszę przypomnieć, że korzystam z dostępnych w internecie źródeł (artykuły, strony), które, jak się okazuje nie do końca przedstawiają rzetelną, bądź aktualną (lub ujednoliconą) wiedzę. Bo co wynika z diagramu? Czy wykres stężenia tlenu jest wiarygodny? Załóżmy, że tak. A zatem:
  • 400-390 mln lat temu stężenie tlenu (ok. 17-18%) było wyraźnie niższe niż obecnie, zatem nie ono przyczyniło się do osiągnięcia rozmiaru 2,5 m przez skorpiona. W artykule o skorpionie podano więc błędną informację o wysokim stężeniu tlenu!
  • dinozaury pojawiły się ok. 237 mln lat temu w czasie, gdy stężenie tlenu w atmosferze było niemal najniższe na przestrzeni ostatnich 400 mln lat - wynosiło ok. 16%. Dinozaury istniały przez ok. 170 mln lat. W tym okresie stężenie tlenu wzrastało - na początku jury do poziomu współczesnego (ok. 21%), następnie do ok. 23-24% w "połowie" kredy. Dinozaury wymarły pod koniec kredy, gdy stężenie tlenu osiągnęło ostatnie maksimum na poziomie ok. 28%.
Nie, tu nic nie pasuje! Właśnie przypomniała mi się sprawa wielkiego meteorytu, który uderzył w Ziemię i spowodował wymarcie wielu gatunków zwierząt, w tym dinozaurów. Niejednokrotnie oglądałam filmy przedstawiające rekonstrukcję zdarzeń - pył, ciemności, brak pożywienia, gwałtowne wymieranie na niewyobrażalną skalę. Naukowcy nie są zgodni co do tego, czy wielkie wymieranie trwało godziny, lata czy setki lat. Nie wiem też jak długo utrzymywały się skutki uderzenia meteorytu w atmosferze ziemskiej. W skali "rozpatrywanych" 400 mln lat z pewnością był to "moment", choć brzemienny w skutkach.
Dlaczego jednak nie spowodował gwałtownego i długotrwałego spadku stężenia tlenu, które w paleogenie (od 66 mln do 23,03 mln lat temu, czyli ok. 43 mln lat) spadało dość łagodnie z ok. 28 do 20% (o 8%)?
Pamiętając o tym, jak uśrednione wartości przedstawia ów wykres trzeba liczyć się z tym, że przez długi czas skład atmosfery i temperatura uległy poważnym zaburzeniom. Jeśli nawet powrót do jako takiej normy trwał setki (tysiące?) lat, to wykres obejmujący setki milionów lat nie może tego uwzględniać.

Słusznie czy nie, ale na podstawie tego wykresu mnie nasuwa się raczej wniosek, że to wzrost, a nie spadek stężenia tlenu, bardziej koreluje z "datami" wymierania gigantów.

Będąc świadoma swej ignorancji w niemal każdej dziedzinie wiedzy, ubolewam jednak nad faktem beztroskiego przekazywania nierzetelnej wiedzy przez różnego rodzaju źródła. W każdym z przytoczonych artykułów znajdują się niedokładności (błędy?) polegające np. na swobodnym żonglowaniu danymi liczbowymi czy czasowymi. Ot, choćby taka "drobna" nieścisłość:

źródło

Dla porównania cytat z Wikipedii:
Dinozaury (Dinosauria) – zróżnicowany kład owodniowców. Pojawiły się w triasie,około 237 milionów lat temu. Stanowiły dominującą grupę kręgowców lądowych od początku jury (około 201 milionów lat temu) przez 135 milionów lat, do końca kredy (66 milionów lat temu), kiedy wymieranie kredowe (wyznaczające granicę kreda-trzeciorzęd i koniec mezozoiku) doprowadziło do zniknięcia większości linii.

Pięciokrotnie wyższe stężenie dwutlenku węgla to:    5 x 0,036%  =  0,18%. 

W wyniku oddziaływania dwutlenku węgla na organizm zwiększa się szybkość oddychania, tzw. efekt hiperwentylacji.  
Przyjmuje się następujący wpływ stężenia CO2 na organizm ludzki:
* 0,15% – powietrze odczuwane jest jako nieświeże i duszne;
* 0,2% – u osób osłabionych, z chorobami układu oddechowego pojawia się kasłanie, a niekiedy występują zasłabnięcia lub omdlenia,
* 1% – wzrasta częstotliwość oddechów;
* 1,5% – wdychanie powietrza przez dłuższy czas powoduje łagodny stres metaboliczny, objawiający się przyspieszeniem oddechu i zaburzeniami równowagi kwasowo-zasadowej krwi. Jest to maksymalne tolerowane stężenie w specyficznych warunkach pracy, takich jak np. praca na okrętach podwodnych i statkach kosmicznych. W tym wypadku zalecane jest wykonywanie prac pod stałym nadzorem medycznym       (źródło)

W atmosferze istniejącej 250 mln lat temu człowiek rzeczywiście nie mógłby przeżyć - nie tyle ze względu na wysokie stężenie CO2, lecz niską zawartość tlenu, która, jeśli wierzyć wykresowi, wynosiła jakieś 15%. A jeśli nawet, to przynajmniej nie spotkałby dinozaurów, bo te pojawiły się jakieś 13 milionów lat później(!).

Na koniec podkreślam, że wszystkie moje rozważania i nasuwające się wnioski, mogą być zupełnie chybione. Trzeba pamiętać, że diagram dot. stężenia tlenu jest (bo musi być) maksymalnie uproszczony i uśredniony ze względu na tak niewyobrażalną skalę czasu. Właśnie ta skala czasu oraz pełen przepastnych luk stan wiedzy o prehistorii powoduje, że wiele artykułów - mniej lub bardziej popularnonaukowych (naukowych też??), prezentuje pomieszanie faktów z ignorancją i swobodnym gdybaniem - słowem, chaos informacyjny kojarzący się z dzwonami, w nie wiadomo którym kościele.
Przyznaję, że po dokonaniu porównania treści (i wyłuskania "faktów") wyżej przytoczonych artykułów, przepełnia mnie przeświadczenie, że także w temacie pradziejów, tzw. "media" robią mi wodę z mózgu.


źródła i linki:

Reign of the giant insects ended with the evolution of birds    4.06.2012
Skarlały przez ptaki     6.06.2012
Prehistoryczny skorpion większy od człowieka           22.11.2007
Uczeni są coraz bliżej wyhodowania gigantycznych insektów     brak daty publikacji, prawdopodobnie  2011 r.
Dinozaury miały mało tlenu       2.12.2013
Atmosfera w czasach dinozaurów zawierała 5 razy więcej CO2 niż obecnie    28.03.2014 

zdjęcie skamieniałości archeopteryksa - Wikimedia Commons
1393.




3 komentarze:

  1. Moim zdaniem (pomimo upartego powtarzania że jesteś "świadoma swej ignorancji w niemal każdej dziedzinie wiedzy" ) Bardzo logicznie i z dużą dozą wiedzy właśnie wnioskujesz na temat tego co zajść mogło.
    Całkiem możliwy jest i taki scenariusz że to właśnie mała ilość tlenu wymusza na zwierzętach lądowych zwiększanie rozmiarów (1 duży osobnik, potrzebuje relatywnie mniej tlenu niż dziesiątka mniejszych odpowiadających mu po zsumowaniu masą ciała). Ciekawe tez czy wysoka zawartość tak silnie reaktywnego pierwiastka jak tlen wpływa na ilość biomasy roślinnej - bo być może wpływa w sposób negatywny - im więcej tlenu tym mniej roślin, im mniej roślin, tym mniej pożywienia pierwotnego i łańcuch troficzny siłą rzeczy promuje osobniki mniejsze?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Dziękuję :-) Żałuję, że tak wielu rzeczy nie wiemy na pewno. Nawet teoria ewolucji zdaje się drżeć w posadach, ale co będzie jak runie?
      Widzę, ze masz ogromną wiedzę na różne tematy, gdzie mi tam do Ciebie? Jednak cokolwiek nie wymyślimy, to będzie to tylko... prawdopodobne.
      Strasznie mnie ciekawią przyczyny braku skamielin na przestrzeni dziesiątek milionów lat - nauka nie ma pojęcia co się wtedy działo.

      Usuń
    2. Ja tam upadku teorii ewolucji nie wieszczę.
      A swoją wiedzę czerpię też z blogów innych użytkowników (także twojego). Jeśli chodzi o paleontologię to polecam choćby Pastuszkę i jego archeowieści.pl oraz Mariusza Kędzierskiego https://plus.google.com/+MariuszK%C4%99dzierskiKrk/posts

      Usuń