Paleoseeni
Paleoseenikausi — nisäkkäiden nousu, 66–56 miljoonaa vuotta sitten
Asteroidi-iskun tuhkasta nousi uusi maailma. Nisäkkäät täyttivät dinosaurusten lokerot, ja kymmenen miljoonan vuoden kuluttua maapalloa hallitsivat jättiläiskäärmeet, petolinnut ja ensimmäiset kädelliset.
Tuhkasta nousee uusi maailma
Paleoseenikausi alkoi noin 66 miljoonaa vuotta sitten, heti Chicxulub-asteroidin aiheuttaman joukkotuhon jälkeen. Kun pölypilvi viimein hälveni ja auringonvalo palasi maapallon pinnalle, jäljellä oli autio ja hiljainen maailma. Metsät olivat palaneet laajoilta alueilta, suuret eläimet olivat kuolleet ja ravintoketjut romahtaneet. Mutta elämä on sitkeää — ja toipuminen alkoi yllättävän nopeasti.
Ensimmäisinä palautuivat saniaiset. Fossiilikerroksissa asteroidi-iskun jälkeen näkyy selvä "saniaisitiöpiikki" — valtava saniaisten lisääntyminen, koska ne pystyvät leviämään nopeasti autiomaille. Saniaiset peittivät poltetun maaperän muutamassa vuodessa, aivan kuten ne tekevät tänään metsäpalojen jälkeen. Muutamassa sadassa tuhannessa vuodessa metsät palautuivat, mutta ne olivat erilaisia kuin ennen — lehtipuut ja kukkivat kasvit valtasivat havupuiden ja käpypalmujen paikat.
Paleoseenikauden ilmasto oli lämmin ja kostea. Napajäätiköitä ei ollut, ja trooppiset metsät ulottuivat paljon nykyistä pohjoisemmaksi. Mantereet olivat jo lähellä nykyisiä asemiaan, mutta Intia ei ollut vielä törmännyt Aasiaan eikä Himalajan vuoristoa ollut vielä olemassa. Atlantin valtameri oli kapeampi kuin nykyään, ja Australia oli yhä kiinni Antarktikassa.
Tiesitkö — Saniaisitiöpiikki
Heti K-Pg-rajakerroksen yläpuolella, kaikkialla maailmassa, fossiilikerroksissa näkyy valtava saniaisitiöiden piikki. Tämä "fern spike" kertoo, että metsät tuhoutuivat maailmanlaajuisesti ja saniaiset olivat ensimmäisiä kasveja, jotka palautuivat autiomaille. Sama ilmiö tapahtuu nykyäänkin tulivuorenpurkausten ja metsäpalojen jälkeen — saniaiset ovat aina ensimmäisiä pioneerikasveja.
Paleoseenikausi — nisäkkäiden räjähdysmäinen monimuotoistuminen
Dinosaurusten katoaminen jätti maapallon ekosysteemeihin valtavat tyhjät lokerot. Nisäkkäät, jotka olivat eläneet 160 miljoonaa vuotta pieninä, yöaktiivisina hyönteissyöjinä dinosaurusten jalkojen alla, saivat viimein tilaisuutensa. Ja ne käyttivät sen hämmästyttävän nopeasti.
Vain 300 000 vuodessa — geologinen silmänräpäys — nisäkkäät kasvoivat päästäisen kokoisista olioista koiran kokoisiksi. Kymmenessä miljoonassa vuodessa niistä oli kehittynyt hevosen kokoisia eläimiä. Tämä adaptiivinen radiaatio — nopea monimuotoistuminen, jossa yksi ryhmä täyttää useita ekologisia lokeroita — on yksi evoluutiohistorian nopeimmista.
Paleoseenin nisäkkäät eivät kuitenkaan muistuttaneet nykyisiä. Condylarttit, varhaisten kavioeläinten ryhmä, olivat yleisiä kasvinsyöjiä, mutta ne eivät olleet sukua nykyisille hevosille tai naudoille. Mesonychiat olivat susimaisia petoja, joilla oli kaviot kynsien sijaan — outoja yhdistelmiä, jotka eivät kunnolla muistuttaneet mitään nykyistä eläintä.
Purgatorius, yksi varhaisimmista tunnetuista kädellisten sukulaisista, eli heti asteroidi-iskun jälkeen, noin 65 miljoonaa vuotta sitten. Se oli pieni, oravankokoinen puissa elävä hyönteissyöjä. Purgatorius on kaukaisin tunnettu sukulaisemme — kaikki apinat, ihmisapinat ja ihmiset polveutuvat sen kaltaisista pienistä metsäneläjistä.
Titanoboa ja Gastornis — uudet hallitsijat
Vaikka nisäkkäät monimuotoistuivat nopeasti, ne eivät heti nousseet ravintoketjun huipulle. Paleoseenin suurimmat pedot olivat matelijoita ja lintuja — dinosaurusten muita perillisiä.
Titanoboa cerrejonensis on kaikkien aikojen suurin tunnettu käärme. Se eli noin 60–58 miljoonaa vuotta sitten nykyisen Kolumbian alueella ja kasvoi 12,8 metriä pitkäksi. Se painoi arviolta yli 1 000 kiloa — enemmän kuin nykyinen vesipuhveli. Titanoboa oli puolivesieläin trooppisissa jokiympäristöissä; sen kallon piirteet (Head et al. 2013) viittaavat siihen, että se oli pääasiallisesti kalansyöjä — vaikka sen kokoinen käärme olisi voinut tappaa myös kookkaampia uhreja.
Titanoboan valtava koko kertoo myös paleoseenin ilmastosta. Vaihtolämpöiset eläimet kuten käärmeet tarvitsevat lämmintä ympäristöä kasvaakseen suuriksi, ja Titanoboan koon perusteella tutkijat ovat laskeneet, että trooppinen keskilämpötila oli tuolloin noin 32–33 °C — useita asteita nykyistä kuumempi.
Gastornis (aiemmin tunnettu nimellä Diatryma) oli lähes kahden metrin korkuinen lentokyvytön lintu, joka eli Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Sen valtava, voimakas nokka näytti pedon nokalta, ja pitkään oletettiin sen olleen huippupeto. Uudempi tutkimus on kuitenkin kyseenalaistanut tämän — Gastorniksen ruokavalio saattoi olla kasvisvoittoinen, ja se murskasi nokkallaan kovia pähkinöitä ja siemeniä dinosaurusten hadrosaurien tapaan.
Tiesitkö — Dinosaurusten perilliset hallitsivat aluksi
Asteroidi-iskun jälkeen maapalloa eivät heti hallinneet nisäkkäät vaan dinosaurusten suorat jälkeläiset — linnut ja matelijat. Jättiläiskäärmeet, krokotiilit ja lentokyvyttömät petolinnut olivat ravintoketjun huipulla miljoonia vuosia ennen kuin nisäkkäät kehittyivät tarpeeksi suuriksi ja tehokkaiksi syrjäyttämään ne. Dinosaurusten valta ei siis päättynyt kerralla — se hiipui vähitellen.
Paleoseenikauden loppu — PETM ja siirtymä eoseeniin
Paleoseenikausi alkoi joukkotuhon jälkeisessä autiossa maailmassa ja päättyi kaaoosin keskellä. Kauden loppupuolella, noin 56 miljoonaa vuotta sitten, maapallo koki yhden geologisen historian dramaattisimmista ilmastonmuutoksista — tapahtuman, jota tutkijat kutsuvat nimellä PETM (englanniksi Paleocene-Eocene Thermal Maximum, suomeksi paleoseeni–eoseeni-lämpömaksimi). Vaikka kyseessä ei ollut Big Five -tasoinen joukkotuho, PETM muutti planeetan ekosysteemejä niin perusteellisesti, että sitä tutkitaan tänään yhdeksi parhaaksi analogiaksi nykyiselle ilmastonmuutokselle.
Kuinka dramaattinen PETM oli?
Lyhyessä geologisessa hetkessä — arviolta vain 5 000–20 000 vuoden aikana — maapallon keskilämpötila nousi 5–8 astetta. Vertailuksi: tämä on yhtä paljon kuin koko ilmaston muutos jääkauden lopusta nykypäivään, mutta tapahtuneena kymmenen kertaa nopeammin. Napajäätiköitä ei ollut jo ennen tapahtumaa, mutta PETM lämmitti planeettaa niin paljon, että napamerellä oli arviolta +23 °C — kuumempaa kuin Välimerellä nykyään. Tropiikissa lämpötila oli paikoin niin korkea, että eläinten oli liian kuuma elää.
Mistä lämpiäminen johtui — kaksivaiheinen mekanismi
Vaihe 1: Pohjois-Atlantin avautuminen johti valtavaan vulkaaniseen toimintaan — niin sanottuun North Atlantic Igneous Province -alueeseen (NAIP), joka kattaa nykyiset Islannin, Grönlannin ja Brittein saarten lähialueet. Tämä vulkanismi pumppasi ilmakehään suuria määriä hiilidioksidia ja kuumensi planeettaa nopeasti.
Vaihe 2: Kun meri lämpeni, syvänmeren metaanihydraateissa säilötty metaani vapautui räjähdysmäisesti. Metaanihydraatit ovat jään tapaisia rakenteita, jotka pitävät metaania puristettuna meren pohjasedimenteissä — kun vesi lämpenee, ne sulavat ja vapauttavat valtavasti kasvihuonekaasua. Tätä kutsutaan "metaanirypäys-hypoteesiksi" (methane burp). Toissijaisesti myös ikiroudasta vapautunut hiili saattoi osallistua mekanismiin.
Seuraukset valtamerille
Valtameret happamoituivat: hiilidioksidi liukenee veteen muodostaen hiilihappoa, joka syövyttää meripohjan kalkkikuoria. Tutkimukset Gutjahr ym. 2017 (Nature) osoittavat, että meripohjaan kerrostui paksu kerros liuenneen kalkin todistetta — koko meren pH putosi 0,2–0,4 yksikköä. Monet syvänmeren foraminiferat — pienet kuorelliset eliöt — kuolivat sukupuuttoon, ja niiden katoaminen näkyy fossiilikerroksissa selvänä rajana. Meriekosysteemissä tämä oli paikallinen joukkotuho.
Seuraukset maalla
Maalla muutos oli erilainen mutta yhtä mullistava. Trooppiset kasvit valtasivat napa-alueet: Huippuvuorilta on löydetty kasvifossiileja, jotka osoittavat että alueella kasvoi PETM:n aikana palmuja ja lehtipuita. Nisäkkäät reagoivat ilmastoon kahdella tavalla: monet lajit kutistuivat kokomuutoksena (Dwarfing of mammals), koska pienempi koko helpotti lämmön luovutusta, ja toiset vaelsivat pohjoiseen uusille viileämmille alueille. Hevosen kaltaisten varhaisten kavioeläinten esi-isät kutistuivat jopa kissan kokoisiksi PETM:n aikana, vain palatakseen suurempiin kokoihin sen päätyttyä.
Yhteys nykyiseen ilmastonmuutokseen
PETM merkitsi paleoseenikauden lopun ja eoseenin alun. Eoseeni oli kaiken kaikkiaan maapallon historian lämpimimpiä aikoja, mutta PETM:n piikki oli sen huippukohta. Lämpö palautui hitaasti normaaleihin tasoihin noin 150 000–200 000 vuodessa, kun valtameri ja kivien rapautuminen sitoivat hiilidioksidin takaisin pois ilmakehästä. Tämä toipumisaika osoittaa, kuinka hitaasti hiili poistuu ilmakehästä luonnollisin keinoin — sama mekanismi, joka nykyäänkin pyrkii poistamaan ihmisen aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä.
Tämän vuoksi PETM on tieteen kiinnostuksen kohde tänään. Se on lähin geologinen analogia sille, mitä ihminen tekee nyt — kuitenkin nykyinen hiilipäästö on noin 10 kertaa nopeampi kuin PETM:n aikana. Jos PETM aiheutti merien happamoitumisen, syvänmeren foraminifeerojen sukupuuton ja ekosysteemien mullistuksen, mitä voi seurata vielä nopeammasta lämpenemisestä? Tämä on yksi ilmastotieteen suurista kysymyksistä.