Почему в меловых породах так много янтаря?

Путешественник из будущего, изучая современные горные породы, нашёл бы множество пластиковых фрагментов и задался бы вопросом об их аномальном обилии. Такой же вопрос давно волнует геологов и палеонтологов, изучающих другой материал — янтарь, окаменевшую смолу мелового периода, которая помогает реконструировать леса, населённые динозаврами.

Причины обилия пластика сегодня ясны, «но мы можем лишь предполагать естественные причины, которые объяснили бы производство огромного количества смолы в меловом периоде», — говорит Ксавье Дельклос, профессор факультета наук о Земле Барселонского университета и ведущий автор статьи в журнале Earth-Science Reviews.

«Истории пластика и ископаемых смол очень разные, но их объединяет одно: любопытство от наблюдения, что в какой-то момент истории Земли возникло новое и значимое явление и было запечатлено в горных породах», — отмечает Дельклос.

«Янтарь, и особенно его обилие, представляли бы малый интерес, если бы не содержали внутри множество организмов, населявших леса прошлого. Они идеально сохранились в виде окаменелостей и позволяют нам узнать о лесах мелового периода с невероятной детализацией», — добавляет соавтор исследования Энрике Пеньяльвер из Геологического и горного института Испании (CN IGME-CSIC).

Как образовались крупные месторождения янтаря?

Меловой период (145,5–66 млн лет назад) был временем быстрых эволюционных изменений. Сегодня условия, позволившие тогда массово образовывать обильные залежи смолы по всей планете, отсутствуют, и причина столь экстремального производства смолы остаётся загадкой.

«Примерно 54 миллиона лет, и впервые в истории Земли, происходило массовое производство смолы растениями, и мы до сих пор не знаем почему», — подчёркивают Дельклос и Пеньяльвер. «Таких количеств, способных сформировать месторождения окаменевшей смолы (янтаря), ранее никогда не достигалось. От баррема до кампана, благодаря условиям на планете, определённые группы хвойных смогли образовать крупные залежи, открывающие окно в экосистемы прошлого. Мы назвали этот временной промежуток Меловым смоляным интервалом (Cretaceous Resinous Interval, CREI)».

Для формирования крупных месторождений янтаря требовались деревья, способные производить много смолы. В меловом периоде только голосеменные (например, хвойные), эволюционно более древние, чем покрытосеменные, могли её производить. Кроме того, смола должна была попасть в бескислородную осадочную среду для сохранения на миллионы лет.

Исследование показывает, что в мелу хвойные леса были широко распространены по планете. Месторождения янтаря, сформировавшиеся во время CREI, имеют общие черты:

• высокое производство смолы исключительно хвойными;
• наличие фюзена — материала из обугленных растительных остатков после лесных пожаров;
• сходная фауна и флора, сохранившаяся в янтаре из разных месторождений;
• накопление смолы в переходных осадочных средах в условиях субтропического и умеренного палеоклимата, совпадающих с началом этапов подъёма уровня моря.

Массовое производство смолы во время CREI не было непрерывным или равномерным повсеместно: были периоды более высокой и низкой продуктивности.

Окно в исчезнувший мир мелового периода

Кусочки янтаря, найденные палеонтологами по всему миру, дают новое представление о меловом периоде. В это время появились крупные наземные экосистемы, доминируемые покрытосеменными (цветковыми растениями), и многие эволюционные линии современных организмов. Распределение континентов и океанических течений изменилось, климат был теплее и влажнее, а уровень моря поднялся более чем на 200 метров выше современных береговых линий.

«В атмосфере были высокие уровни углекислого газа (CO₂) из-за интенсивного вулканизма, но также и кислорода (O₂) из-за огромной протяжённости лесов до широт, ныне покрытых льдом, — что также способствовало крупномасштабным пожарам», — отмечают Дельклос и Пеньяльвер.

CREI представляет собой глобальный феномен с выходами янтаря по всему миру, особенно в Лавразии и на северной окраине Гондваны. Экологические факторы (климат, уровень CO₂, пожары) могли действовать в глобальном масштабе, а биологические (взаимодействие растений и членистоногих и др.) — в региональном.

«CREI представляет собой великое окно в исчезнувший мир, у истоков современных экосистем, доминируемых цветковыми растениями, где жили динозавры и эволюционировали линии первых птиц и млекопитающих. Его изучение даёт массу данных о филогенетических связях, вымерших организмах, начале поведенческих стратегий, внутри- и межвидовых отношениях (паразитизм, опыление, забота о потомстве и т.д.) обитателей леса, которые обычно не фоссилизируются», — заключают эксперты.