Агуу хувиралтын түүх 4; Аварга дэлбэрэлт болон "Их мөхөл"

Өдийгөөс 250 сая жилийн өмнө дэлхийн түүхэн дэх хамгийн аварга дэлбэрэлт болжээ. Энэхүү аварга дэлбэрэлт шим мандлыг огцом өөрчлөхийн хамт дэлхийн амьтан, ургамлын 95 хувийг устгасан "их мөхөл" (mass extinction)-д хүргэв. Харин шинэ агуу хувиралтыг даван гарахаар тэмцсэн амьтад шинэ хувьсалд орж, сүүн тэжээлтний онцлогийг биедээ агуулах болжээ.

Өмнөд Африк музейн доктор Рожер Смит африкийн орнуудаар 20 жилийн турш палентологийн судалгаа хийж буй хүн юм. Тэрээр эрт дээр үеийн хуурай газрын амьтны аймгийн хаан, өнөөгийн арслантай дүйх амьтны хөлийн мөрийг илрүүлжээ. Биеийн урт нь 3 м-т хүрэх хурц соёо бүхий махан тэжээлт Горгонопс (gorgonops) хэдийгээр мөлхөгч боловч үлэг гүрвэл биш байв. Учир нь анхны үлэг гүрвэлүүд түүнийг амьдарч байсан цаг үеэс хойш 20 сая жилийн дараа үүсчээ. Тухайн үеийн өвсөн тэжээлт амьтадын төлөөлөл Дийктодон (diictodon)-ы биеийн урт 50 см бөгөөд өнөөгийн доргоны адил нүхэнд хоргодон амьдарч байв. Эдгээр амьтад мөлхөгчидтэй адил өндөглөн үржих боловч араг яс болон шүд нь сүүн тэжээлтний онцлогийг агуулж байсан тул сүүн тэжээлтэн хэлбэрийн мөлхөгчид гэх болжээ. Сүүн тэжээлтэн хэлбэрийн мөлхөгчид дэлхийн хуурай газрыг хамгийн анх эрхшээсэн амьтад юм. Харин тэдэнтэй зэрэгцэн амьдарч байсан Диапсид (diapsid) хэмээх мөлхөгчид хожим дэлхийг 150 сая жилийн туршид эрхшээнэ гэхэд итгэхийн аргагүй, өнөөгийн гүрвэл мэт үл анзаарагдам жижиг амьтад байв.

Амьтад далайгаас гарч хуурай газарт шилжсэнээс хойш 100 сая жилийн дараа эх газарт их хэмжээгээр тархсан ойд фотосинтез идэвхтэй явагдаж, агаар дахь хүчилтөрөгчийн агууламж ихээхэн өндөр болсон байв. Хуурай газарт хамгийн анхны тайван дөлгөөн амьтадын хэлбэрүүд тархаж, амар амгалан амьдралын диваажин бүрэлдэн тогтжээ. Тэдний дунд бидний өвөг болох Кинодон (cynodont) амьдарч байсан бөгөөд ихэвчлэн голын загасаар хооллож байсан хэмээн эрдэмтэд төсөөлж байна. Гэвч 250 сая жилийн өмнө тохиосон нэгэн үйл явдал энэхүү амьдралын диваажинг мөхөөх болно.

Палентологич эрдэмтэд дэлхийн олон бүс нутаг дахь газрын давхаргад хийсэн судалгаанаас 250 сая жилийн өмнөх амьтадын дийлэнх хэсэг нэгэн зэрэг мөхсөнийг илрүүлжээ. Бүх дэлхийг хамарсан амьтадын мөхөлд хамаарах нэгэн олдворыг доктор Смит илрүүлж, "сүүлчийн тогтоол ус" хэмээн нэрлэжээ. Олон төрлийн сүүн тэжээлтэн хэлбэрийн мөлхөгчид ганц тогтоол усанд цуглаж, ус хатахад давхралдан үхсэн мэт дүр зургийг олдвороос харж болох байв.

Баруун сибирийн нутагт үргэлжлэх дэлхийн хамгийн өргөн уудам газрыг хамарсан нефьт олборлолтын бүсээс 2 жилийн өмнө илрүүлсэн зүйл их мөхлийн учрыг олоход түлхэц болжээ. Нефтийн нөөц агуулах гүнээс илүү доош, 3000 м-т өрөмдлөгө хийсэн олборлогчид газрын онцгой хатуу, налуу давхаргыг илрүүлсэн байна. Уг давхарга баруун сибир даяар тархаж, 2 сая хавтгай дөрвөлжин км-ээс давж байв. Нарийвчилсан судалгаагаар 250 сая жилийн өмнө урсаж хатуурсан галт уулын лав болохыг тогтоожээ. Лаваас үүдэлтэй хатуу давхаргын тархалт 2000 км зайтай төв сибирийн нутаг хүртэл үргэлжилж байгаа нь тодорхой болов. Өнөөгийн төв сибирийн өндөр уул нуруудыг үүсгэсэн лавын зузаан 4км-т хүрч, нийт талбай нь 4 сая хавтгай дөрвөлжин км бүс нутгийг эзлэж байв. Англи оросын эрдэмтэдийн хамтарсан судалгааны баг энэхүү аварга дэлбэрэлт болон их мөхлийн холбоог судалжээ. Лейстер их сургуулийн профессор, судалгааны багийн ахлагч Энди Саундерсийн тодорхойлсноор дэлбэрэлт төсөөлөхийн аргагүй аварга үзэгдэл байв. Энэхүү дэлбэрэлтийн үед агаарт цацарсан лавын өндөр өнөөдөр ажиглагдаж буй галт уулын дэлбэрэлтийн хамгийн их хэмжээнээс даруй 10 дахин их, 2000-3000 м-т хүрчээ. Тухайн үед 50 км-ээс илүү урт үргэлжлэх газрын хагарлууд үүсч, түүнээс галт хөшиг мэт лавын урсгал цацарч байсан гэдэг.

Доктор Саундерс Сибирийн газрын гүн дэх хагаралд анхаарлаа хандуулжээ. Өргөн хэсэгтээ 100 км, уртаашаа 1500 км үргэлжлэх газрын хагарал аварга өөрчлөлтийн хөдлөшгүй нотлогоо юм. 65 сая жилийн өмнө сансраас ирсэн солир үлэг гүрвэлийг мөхөөсөн бол 250 сая жилийн өмнө дэлхийн гүнээс "ирсэн аварга зүйл" их мөхөлд хүргэжээ. Үнэндээ аварга дэлбэрэлтийн шалтгаан дэлхийн гүнд байв. Дэлхийн эх газрууд мантын конвекцийн нөлөөгөөр байнга шилжин хөдлөж байдаг бөгөөд тэдгээр нь нэгэн онцлог байрлалд шилжих үед амьдралыг мөхөөх хүчтэй онцгой үзэгдэл тохиолддог болох нь сүүлийн үеийн судалгаагаар тодорхой болоод байна. Өмнө нь тус тусдаа оршин байсан эх газрууд 300 сая жилийн өмнө нэгэн газарт цуглаж, Пангея (Pangaea) хэмээх нэгэн том эх газрыг бий болгожээ. Эх газрын эргэн тойронд түүнийг хүрээлсэн суваг хэлбэрийн хонхор хэлбэр далайн ёроолд үүсдэг. Улмаар Пангея тивийн эргэн тойрны суваг орчмоос дэлхийн гүнийг чиглэн чулуулгууд шилжиж эхэлжээ. Эдгээр чулуулгууд 2000 км-ийн гүн дэх дэлхийн цөмд нэгэн зэрэг хүрэх үед түүний нөлөөгөөр эсрэг чиглэсэн аварга том мантын урсгал үүсчээ. 1000 км диаметр бүхий супер бамбар (super plume) хэмээн нэрлэгдэх аварга нударга мэт урсгал аварга дэлбэрэлтийн шалтгаан байв. Бидний эх дэлхий хэмээн нэрлэсэн цэнхэр гаригийн гүнд амьдралыг ч устгах чадал бүхий их хэмжээний энерги эргэлдэн хуйларч байдаг ажээ.

Сүүлийн жилүүдэд метанийн гидрат хэмээх бодис эрчим хүчний шинэ нөөцийн хувьд эрдэмтэдээр зогсохгүй засгийн газруудын анхаарлыг татаж байна. Энэ бодис эх газрын ойролцоо 1000-2000 м гүн бүхий далайн ёроолд оршдог. Метанийн гидрат нь метан хий устай нэгдэн үүсгэх цагаан шавар мэт онцгой бодис бөгөөд түүний нөөцийн хэмжээ дэлхий дээрх бүх нефть, байгалийн нөөцтэй тэнцүүд тооцогдож байна. Уг бодис хэдийгээр далайн ёроолд тогтвортой төлөв байдалд орших боловч орчны температур бага зэрэг нэмэгдэх үед огцом тэлж үндсэн эзлэхүүнээс 160 дахин их эзлэхүүн бүхий метан хийг үүсгэдэг. Олон улсын эрдэмтэдийн хамтарсан судлаагаагаар 250 сая жилийн өмнө метан хий их хэмжээгээр ялгарч байсны ул мөрийг хятадын газар нутгаас илрүүлжээ. Тухайн цаг үед хамаарах газрын давхаргад нүүрстөрөгч 12-ын хэмжээ хэт их байв. Энэ нь метаны гидратад их хэмжээгээр агуулагддаг бодис юм. Английн Лийдс их сургуулийн доктор Пол Вигнал далайн ёроол дахь усны температур 2-3 хэмээр нэмэгдвэл метаны гидрат хайлж, метан хий үүсгэдэг болохыг тогтоожээ. 250 сая жилийн өмнө супер бамбарын нөлөөгөөр сибирт тохиолдсон аварга дэлбэрэлтээр 40 их наяд тонн нүүрстөрөгчийн давхар исэл агаар мандалд ялгарчээ. Үүнээс үүдэлтэй хүлэмжийн үзэгдэл дэлхийн агаар мандлыг далайн усны хамт аажим халааж, нойрсож байсан метанийн гидратыг сэрээсэн байна.

Хүлэмжийн нөлөөгөөр нүүрстөрөгчийн давхар ислээс 20 дахин илүү метан хий далайгаас их хэмжээгээр ялгарч, дэлхийн дулаарлыг хурдасгав. Үр дүнд нь далайн ус улам их халж, илүү их хэмжээний метаны гидратыг хайлуулан, улам их метан хийг ялгаруулах болжээ. Гинжин хэлхээ мэт тасралтгүй үргэлжлэх энэ үзэгдэл дэлхийн экватор орчмын температурыг 7-8 хэмээр, хойд өмнөд туйл орчмын температурыг 25 хэмээр тус тус нэмэгдүүлж, сүүлийн 600 сая жилийн хугацаан дахь хамгийн халуун үеийг эхлүүлжээ. Хэт халууны улмаас ургамлын аймаг их хэмжээгээр сүйдэж, түүгээр хооллох амьтад олноор устаж мөхөв. Их мөхлийн үед дэлхийн амьтан ургамлын 95 хувь устаж үгүй болсон бол бидний өвөг дээдэс азаар тэсч үлдсэн 5%-д багтжээ. Гэвч санамсаргүй тохиосон аз шинэ зовлон зүдгүүрийг дагуулах болсон гэдэг.

Атрактид тивийн Трансантрактидын нуруунд судалгаа хийж буй америк, өмнөд африкийн судлаачид их мөхлийн үеийн газрын давхаргаас туйлын ховор эрдсийг илрүүлжээ. Бетерин (berthierine) нь хүчилтөрөгчийн өндөр агууламжтай нөхцөлд үүсэх боломжгүй учир их мөхлийн дараах амьтад хүчилтөрөгчийн дутагдалд орохуйц хэт бага хэмжээний агууламж бүхий орчинд амьдарч байсныг илтгэнэ. Еэл их сургуулийн доктор Боб Барнерийн хийсэн судалгаагаар их мөхлийн өмнө агаар дахь хүчилтөрөгчийн агууламж сүүлийн 600 сая жилийн хугацаанд хамгийн өндөр буюу 30%-д хүрч байсныг тогтоожээ. Тэгвэл их мөхлийн дараа агууламж огцом багасч 10%-д хүрсэн байна. Шалтгаан нь фотосинтез явуулах ургамлын ихэнх хэсэг устсан, мөн далайн гүнээс ялгарах метан хий хүчилтөрөгчтэй хялбар нэгдэх тул нэрмээс болж байв. Ийнхүү их мөхлийг тэсэн гарсан бидний өвөгт хүчилтөрөгчийн хэт бага агууламж бүхий орчинд зохицон амьдрах шаардлага тулгарав.

Их мөхлийн дараа амьтадын олдвор бараг үл олдох палентологийн хоосон цаг үе удаан хугацаанд үргэжлэв. Гэвч 100 сая жилийн дараа Юрын галав эхлэх үед дэлхий дахин амьдралаар бялхах болжээ. Гэхдээ өмнөх диваажингаас тэс өөр дүр зургийг үзүүлж, аварга мөлхөгч үлэг гүрвэлүүд дэлхийг эзэгнэх болов. Биеийн урт нь 30 м-т хүрэх өвсөн тэжээлт Апатозавр (apatosaurus), тухайн үеийн араатны хаан махан тэжээлт Аллозавр (allosaurus) тэдний гол төлөөлөл юм. Харин энэ үед бидний өвөг дээдэс үлэг гүрвэлээс нуугдан амьдрах хулгана мэт жижиг биет амьтан болон хувирсан байв. Юуны учир бидний өвөг бус мөлхөгчид аварга том биетэй болж дэлхийг эрхшээх болов. Асуултын хариу удаан хугацаанд тодорхойгүй байсан юм.

Америкийн Байгалийн Түүхийн Музейн доктор Марк Норел үлэг гүрвэлүүд одоогийн шувуудтай адил онцлогийг биедээ агуулж байсан явдалд анхаарлаа хандуулжээ. Ихэнх үлэг гүрвэлийн хүзүүний ясанд мэдрэл, хоолойноос гадна олон жижиг нүхнүүд байдаг. Энэ нь үлэг гүрвэлийг шувуутай адил амьсгалын онцлог эрхтэнтэй байсны нотлогоо болжээ. Сүүн тэжээлтний уушиг амьсгал авах үед хүчилтөрөгчөөр, гаргах үед нүүрстөрөгчөөр дүүрдэг. Тэгвэл шувууны уушигны эргэн тойронд байх хүүдийнүүдийн заримд гаднаас сорсон хүчилтөрөгч, заримд нь биеэс гадагшлах нүүрстөрөгч агуулагдах учир уушиг аль нэгээр нь дүүрэх байдал ажиглагддаггүй. Өөрөөр хэлбэл шувууны уушиг амьсгал авах гаргах үед тогтмол хүчилтөрөгчийг агуулж, биеийг шинэ хүчилтөрөгчөөр тасралтгүй хангаж байдаг. Ийм уушигний энергийн үр ашиг сүүн тэжээлтнийхээс 3 дахин өндөр байдаг. Үнэндээ 8000 м-ийн өндөр Гималайн нурууг даван нисэх нүүдлийн шувууд бага хүчилтөрөгчийн орчинд булчингийн хүчтэй ачаалал шаардах нисэх хөдөлгөөнийг амьсгалын хүүдийт системгүйгээр хийх боломжгүй ажээ.

Тэгвэл тэнгэрт үл нисэх ихэнх үлэг гүрвэлүүд шувуутай адил амьсгалын системтэй болон хувьссан талаархи хамгийн үнэмшилтэй таамаглалыг хувьслын судалгаагаар дэлхийд танигдсан, Вашингтоны их сургуулийн профессор Петер Ворд 2003 онд танилцуулсан юм. Тэрээр Боб Барнерийн судалгаанд тулгуурлан, их мөхлийн дараа бага хүчилтөрөгчийн агууламж бүхий үе юрын галав хүртэл 100 сая жил үргэлжилснийг тогтоожээ. Энэ хугацаанд явагдсан хувьслын явцад амьсгалын хүүдийт системтэй болсон нь үлэг гүрвэлийн биеийг аварга том болон хувирахад туслажээ. Их мөхлийн дараах сүүн тэжээлтэн хэлбэрийн мөлхөгчдийн шүд илүү хүчирхэг байсан боловч тэдэнтэй харьцуулахад эртний хэлбэрийн шүд бүхий үлэг гүрвэлүүд илүү томорч, илүү өргөн тархсан явдал нь ялагч ялагдагчийн байр суурь солигдсон мэт санагдуулахад хүргэнэ. Гэвч үнэн чанартаа шүднээс илүүтэйгээр бага хүчилтөрөгчийн орчинд илүү зохицох, амьсгалын илүү үр ашигтай систем бүхий амьтны зүйл байгалийн шалгарлыг хялбар даван гарсан байв.

Харин Рожер Смит нарын судалгаа бидний өвөг бага хүчилтөрөгчийн орчинг хэрхэн даван туулсан болон тухайн үеийн шинэ хувьслын нууцыг тайлжээ. 1 жилийн өмнө хэвлэгдсэн судалгааны өгүүлэлд бидний өвөг ч бас амьсгалын системээ өөрчлөн хувьссан тухай дурдсан байв. Их мөхлийг тэсэн гарсан кинодоны удам болох Тринаксодон (thrinaxodon)-ы олдвороос шинэ хувьслын ул мөрийг илрүүлжээ. Өмнө нь хэвлийг бүхэлд нь бүрхэж байсан бидний өвгийн хавирганы тоо цөөрч, зөвхөн цээжин хэсгийг бүрхэх болсон байв. Мөн өнөөгийн хүнийхтэй төстэй хавирганы энэ хэлбэрээс гадна цээжний хөндийн доод хэсэгт өрцний булчин (diaphragm) үүсэн бий болсон байв. Өрцний булчингийн агшилт суналт нь нэг дор их хэмжээний агаар солилцох бололцоог нээж, амьсгалын системийн үр ашгийг эрс нэмэгдүүлжээ. Гэхдээ үлэг гүрвэлийн амьсгалын хүүдийт системийг давж чадаагүй байна. Хавирганы тоог цөөлсөн хувьсал санаанд оромгүй үр дагаварт хүргэсэн гэдэг. Өнөөгийн ихэнх сүүн тэжээлтэн амьтад үр төлөө хөхүүлэхийн тулд биеэ мушгируулан хагас хэвтээ байрлалд ордог. Ийм байрлал нь хэвлийгээрээ битүү хавиргаар бүрхэгдсэн мөлхөгчдөд туйлын хэцүү үйлдэл юм. 100 сая жил үргэлжилсэн бага хүчилтөрөгчийн нөхцөлд дасан зохицсон бидний өвөг өнөөгийн сүүн тэжээлтний үндсэн шинж чанарын нэг буюу хэвлий дэх сүүний булчирхайгаар үр төлөө хооллох хэвшлийг их мөхлийн дараах хувьслын явцад олж авчээ.

Их мөхлийн дараах үеийн сүүн тэжээлтний өвгийн шинэ хувьсал үүгээр хязгаарлагдсангүй. Эрдэмтэд 2 жилийн өмнө хятадын нутгаас нэгэн ховор олдворыг илрүүлжээ. Үлэг гүрвэл ноёлж байсан үе буюу 125 сая жилийн өмнөх газрын давхаргаас олдсон Эомайя (eomaia) хэмээх амьтан хэвлийдээ үр удмаа өсгөдөг бүх сүүн тэжээлтний өвөг байв. Үлэг гүрвэлийн заналхийллээс зугтахын хамт бага хүчилтөрөгчийн нөхцөлд үр төлөө найдвартай хамгаалан удам залгах стратеги нь бидний өвгийн хувьд бие дотроо бойжуулах явдал байсан хэмээн Хятадын Археологийн хүрээлэнгийн доктор Жи Чан үзэж байна. Үр төлөө биедээ тээх явдал нь түүнд хангалттай хүчилтөрөгч болон хоол тэжээлийн бодисыг эхийн биеэс тасралтгүй өгч чаддаг байдлаараа өндөглөхөөс илүү өгөөжтэй ажээ. Хээл тээх болсон эх амьтан үр зулзагатайгаа эхэс хэмээх шинэ эрхтнээр холбогдох болжээ. Ийнхүү аварга дэлбэрэлт, түүнээс үүдэлтэй бага хүчилтөрөгчийн агууламж бүхий үе сүүн тэжээлтний амьдралын хэлбэрийг үүсгэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэжээ.

Үлэг гүрвэлийн үе эхэлснээс хойш 160 сая жилийн дараа 10 км-ын хэмжээ бүхий солир дэлхийг мөргөж шинэ их мөхөл ирэв. Үлэг гүрвэлийн ноёрхол төгссөний дараа агаар мандал дахь хүчилтөрөгчийн агууламж аажим нэмэгдэв. Бага хүчилтөрөгчийн үе алс хол хоцорсон ч хүүдийт амьсгалын системийг үлэг гүрвэлээс уламжлан авсан шувууд түүнийг нисэхэд ашиглаж, тэнгэрт чөлөөтэй дүүлэх болов. Мичин төрөлтөн бидний өвөг дээдсээс уламжлан авсан үр ашигтай амьсгалах хувьсал санаанд оромгүй цоо шинэ хувьслын угтал болж, тархиныхаа хэмжээг томруулахад туслав. Хүний тархи биеийн жингийн дөнгөж 2 хувийг эзлэх боловч амьсгалж буй нийт хүчилтөрөгчийн 20%-ийг зарцуулдаг. Том тархитай, улмаар сэтгэх болсон бид шинжлэх ухаан технологийг огцом хөгжүүлж, дэлхийн ирээдүйг ч өөрчлөх хүчийг гартаа оруулав. Бид болоод бидний оршин амьдрах иргэншилт нийгмийг тэтгэгч оюун ухаан бол нэгэн цагт бидний өвөг их мөхлийг тэсэн гарч, олон олон саад бэрхшээлийг даван туулсаны үр дүнд бий болсон зүйл билээ.

үргэлжилнэ ...