הכחדות המוניות - הכוח המניע של האבולוציה
לאורך ההיסטוריה של החיים על-פני כדור הארץ התחוללו מספר הכחדות המוניות, למשל זו שהעלימה את הדינוזאורים מעל פני האדמה. מאמר זה מנסה להתחקות אחר המנגנונים המניעים את ההכחדות הללו ולעמוד על הקשר העמוק שבין הכחדה לאבולוציה. חלק ראשון
אוכלוסיית היצורים החיים בכדור הארץ אינה קבועה, היא מצויה בתהליך של שינוי מתמיד. הדבר נכון הן לגבי מספרם המוחלט של היצורים והן לגבי מספר הקבוצות השונות (מערכות, משפחות, סוגים, מינים-ביולוגייים). תהליך ההשתנות באוכלוסיית היצורים מלווה בהכחדתם של יצורים מחד גיסא, ובהופעתן של קבוצות חדשות מאידך גיסא.
כל זמן שתהליך זה מצוי בשיווי משקל בין הכחדה להיווצרות (background extinction), אין הוא מוביל בהכרח לשינוי דרמטי במאזן המינים-הביולוגיים בכדור הארץ. אולם כאשר מתחוללים שינויים קיצוניים ומהירים בתנאי החיים השוררים בכדור הארץ, שינויים שאוכלוסיות רבות אינן מסוגלות להתמודד עמם, מופר שיווי משקל זה, ואנו עדים להעלמות רחבת מימדים, או הכחדה המונית (mass extinction) של יצורים.
מניתוח תפוצתם של מאובנים שנשמרו בסלעים, מתברר כי בהיסטוריה של החיים בכדור הארץ היו מספר תקופות בהן התרחשו הכחדות המוניות כאלה: בתקופת הקמבריום (עד לפני כ- 500 מליון שנה), במעבר מהאורדוביק לסילור (לפני כ- 435 מיליון שנה), במעבר מהדבון לקרבון (לפני כ- 345 מיליון שנה), במעבר מתקופת הפֶרם לתקופת הטריאס (לפני כ- 240 מיליון שנה), ובמעבר מהקרטיקון לשלישון (טרצייר; לפני כ- 65 מיליון שנה).
אמנם כיום רבים הדיבורים בקרב חוקרים על יצורים המצויים בסכנת הכחדה, אך בל נטעה – עוצמת ההכחדות ההמוניות בהן אנו דנים כאן עולה עשרות מונים על כל הכחדת יצורים הנגרמת מפעילות האדם כיום. רק לשם דוגמה, בהכחדה הגדולה ביותר שידע אי פעם כדור הארץ, ואשר תנותח להלן – זו שהתרחשה לפני כ- 240 מליון שנה, במעבר מהפרם לטריאס- נכחדו כ- 80% מן המינים של חסרי החוליות בים וביבשה, וההערכה היא שכ- 96% מסך כל המינים היבשתיים נכחדו בפרק זמן זה! ניתן לומר שכדור הארץ כמעט התרוקן מיצורים חיים בתקופה זו!
ניתוח מנגנוני התרחשותן של הכחדות המוניות, והאופן בו "מגיב" עליהן עולם החי (בעלי חיים וצמחים), מציע נקודת מבט ייחודית לדיון בתיאוריות האבולוציה, ושופך אור על חשיבותם של תהליכים קטסטורופיים בהתפתחותו של עולם החי. במאמר הנוכחי אציג את המנגנונים המקובלים במחקר הגיאולוגי והביולוגי להסברת מנגנוניהן של הכחדות המוניות, ואשתמש בטיבם של מנגנונים אלה לדיון בדבר הקשר שבין הכחדה לאבולוציה ובדבר יכולתן של מערכות טבעיות לעבור שינויים רחבי היקף.
הכחדות ומנגנוניהן: עדויות ביולוגיות
לטענתם של גיאולוגים ופָּלֵיאוביולוגים, אירועי הכחדות המוניות מייצגים את כשלונן של המערכות הביולוגיות להתמודד עם שינויים חריפים בתנאי הסביבה. ממצאי מחקר מאז שנות השמונים של המאה העשרים הובילו למיסודם של שני גורמים ומנגנונים מרכזיים להסברת התופעה: התנגשות גרם שמימי וסידרה של התפרצויות געשיות.
התנגשותו של גוף שמיימי
לפי גישה זו, גוף שמיימי גדול (שביט, אסטרואיד או מטאוריט) אשר נלכד בשדה המשיכה של כדור הארץ ומתרסק על פניו עלול לגרום לתגובת שרשרת אשר תוליך להתמוטטות המערכות האקולוגיות בכדור הארץ ותסתיים בהכחדה המונית של יצורים חיים. לפי מודלים תיאורטיים שפותחו ע"י גיאולוגים וגיאופיזיקאים, פגיעה של גוף שמיימי שקוטרו 10 ק"מ עלולה לגרום להיווצרותו של מכתש בקוטר 200 ק"מ ולרעידת אדמה בעצמה של 13 בסולם ריכטר - החזקה בכארבעה סדרי גודל מהרעידות החזקות ביותר המוכרות כיום, והשווה באנרגיה שלה לכ- 100 מיליון פצצות מימן! האבק העולה מעצמת הפגיעה האדירה עשוי ליצור ענן המונע את חדירת קרינת השמש וגורם להחשכת כדור הארץ.
בשל החשיכה עלול קצב הפוטוסינתזה בצמחים להיפסק לחלוטין או להחלש באופן דרסטי, דבר המוליך לפגיעה בייצור החומר האורגני בצמחים. אוכלי הצמחים ימצאו את עצמם ללא מזון, בעלי החיים הניזונים מהם ייפגעו, וכל שרשרות המזון תיפגעו באופן בלתי הפיך. בעקבות כך יתמוטטו המערכות האקולוגיות בים וביבשה וייכחדו היצורים החיים. ההחשכה אף מלווה בירידה חדה בטמפרטורה, מה שעשוי לתרום לתהליך ההכחדה, בעיקר אצל בעלי חיים גדולים, כמו זוחלי ענק, החסרים מנגנונים לוויסות טמפרטורת גופם.
התנגשות עם גוף שמיימי מקובלת על ידי רוב המדענים כהסבר להכחדה הגדולה שהתרחשה בסוף תקופת הקרטיקון, שבמהלכה נכחדו הדינוזאורים ושאר זוחלי הענק, וכן גם צמחים ובעלי חיים אחרים, יחד עם כ- 70% ממיני היצורים הימיים (כמו פוֹרָמיניפֶרים פלנקטוניים ואָמוֹניטים).
חיזוק לסברה זו נמצא עם גילויין של שכבות סלע מאותה תקופה, שבהן נמצאו עקבות של היסוד הכימי אירידיום בכמויות גבוהות מהרגילות בכדה"א, אירידיום שמקורו עשוי להיות בגוף שמיימי שהתנגש. עדויות נוספות להתנגשות נמצאו בדמותם של גרגרי קוורץ בעלי מבנה המעיד שהם עברו התרסקות בלחץ עצום (shock quartz), עדויות להתפתחות גלי ענק בים (גלי צונאמי), שנוצרו מהדף ההתנגשות בין כדור הארץ והגוף השמיימי, ועדויות לקיומו של מכתש ענק (כ- 200 ק"מ קוטרו) בחצי האי יוקטן, מקסיקו, אשר נוצר, לפי ההשערה, מהתנגשות זו.
התפרצויות געשיות
לפי גישה זו, התפרצויות געשיות רחבות-ממדים אשר במהלכן נפלטו לאטמוספרה כמויות אדירות של אפר וגזים עשויות לגרום לקריסה אדירת מימדים של מערכות החיים הן בים והן ביבשה, ולהוליך להכחדה המונית קיצונית אף יותר מזו הנגרמת ע"י פגיעת גוף שמיימי. למנגנון זה פוטנציאל כפול לפגיעה במערכות החיים: חלק מהגזים מכילים תרכובות הגורמות לעליית החומציות באטמוספרה ולירידת גשם חומצי שהשפעתו קטלנית על מרבית היצורים ביבשה ובים. האפר הוולקני עלול לגרום להחשכה בכדור הארץ ולתוצאות דומות לאלו העלולות להיגרם מפגיעת גוף שמיימי.
מנגנון ההכחדה בעזרת התפרצויות געשיות הוצע על ידי מספר חוקרים, כולל כותב שורות אלו, כהסבר ל"אם כל ההכחדות", אשר התחוללה לפני כ- 240 מליון שנה, במעבר מתקופת הפרם אל תקופת הטריאס, ובמהלכה נכחדו כ-96% מכלל המינים-הביולוגיים בכדה"א, וכ- 80% מכלל חסרי החוליות בים וביבשה, בתוספת חיסול כמעט מוחלט של הצומח היבשתי והפיטופלנקטון הימי.
מנגנונים נוספים שהוצעו בעבר להסברת הכחדות המוניות כוללים שינויי טמפרטורה ניכרים בכדור הארץ, שינויי מליחות באוקיינוסים, הידלדלות מאזן החמצן באטמוספירה או הנוטריינטים (חומרי המזון) באוקיינוס, או ירידת מפלס האוקיינוסים. אף שללא ספק יש בכוחם של מנגנונים אלה לתרום לתהליך ההכחדה ההמונית, מקובל כיום שאין בכוחם להיות הגורם המרכזי להכחדה המונית הפוגעת בכל סביבות החיים בכדור הארץ, כמו זו שהתרחשה במעבר מעידן הפרם לטריאס, או מהקרטיקון לשלישון (טרצייר).
מה משותף לשלל גורמי ההכחדה ההמונית שהוזכרו? התשובה היא שכולם גורמים חיצוניים למערכות עליהן הם פעלו, ובכולם לא היתה למערכת שנפגעה כל השפעה על עצם הופעתם של גורמים אלה. בשורות הבאות נבחן את הקשר בין גורמי ההכחדה החיצוניים הללו להבנת מנגנוני האבולוציה הביולוגית.
הכחדה כמנוף לשינוי
מבחינה אקולוגית, אחד מתוצרי הלוואי של אירועי ההכחדה ההמונית היה סילוקן של אוכלוסיות רבות, לעתים דווקא השליטות, פינויין של גומחות אקולוגיות מיצורים, ופתיחתן לתחרות. כך, למשל, בהכחדה של המעבר מתקופת הקרטיקון לשלישון, נכחדו הדינוזאורים ושאר זוחלי הענק אשר שלטו בסביבות החיים העיקריות ביבשה, בים ובאוויר תוך פרק זמן קצר המוערך בפחות ממאה אלף שנה (הרף עין במונחים גיאולוגיים); בהכחדה שבמעבר מתקופת הפרם לטריאס נכחדו יערות המחט הענקיים שכיסו את היבשה, והאוקיינוסים התרוקנו מהפלנקטון שבהם תוך פחות מחמישים אלף שנה.
אלא שהתרוקנותן של גומחות אקולוגיות מהיצורים שבהן אינה פועלת בחלל ריק: היא מספקת הזדמנות לאוכלוסיות יצורים אשר לפני ההכחדה נדחקו לשולי הגומחות המאוכלסות ביצורים הדומיננטיים, אך בזכות הגמישות האקולוגית הגבוהה שלהם הצליחו לשרוד את ההכחדה. אותם יצורים "דחויים", משתלטים לאחר ההכחדה על הגומחות האקולוגיות הריקות ממתחרים, ופותחים בכך תהליך של השתקמות מערכתית, המלווה בהתפתחות מואצת ובהופעה רחבת מימדים של מינים-ביולוגיים, תהליך שבסופו מתחולל מהפך גדול בעולם החי של כדור הארץ.
לתהליך זה, של פריחה והתפתחות אוכלוסיות חדשות בעקבות ההכחדה, יש ביטוי מרתק בהכחדה של המעבר מהקרטיקון לשלישון: לפני ההכחדה התקיימו אוכלוסיות מדולדלות ולא מפותחות של יונקים ועופות לצידם של זוחלי הענק. אוכלוסיות אלו התקשו להתמודד על קיומן עם הזוחלים, ונדחקו לסביבות חיים שוליות. ההכחדה פתחה בפניהן סביבות חיים עשירות, בים, ביבשה ובאויר, והיתה נקודת הזינוק למהלך אבולוציוני מהיר ואדיר מימדים, אשר הוביל להתפתחות עולם היונקים והעופות המגוון של היום.
דוגמה מעניינת נוספת, ניתן לראות בהכחדה במעבר מהפרם לטריאס, אשר חיסלה את יערות המחט העצומים ואיפשרה לאוכלוסיות המדולדלות של פטריות, אשר התקיימו עד אז כמעט על סף ההכחדה, להשתלט על הסביבות היבשתיות שהתפנו, וליצור את "אירוע הפטריות" אשר תואר לראשונה על ידי ועמיתי. במהלך העשור האחרון הצביעו מחקרים רבים על המתאם הגבוה שבין האירועים האבולוציוניים הבולטים בתולדות כדור הארץ לבין אירועי הכחדה. בהתאם לכך, מוצע כאן לראות באירועי ההכחדה מנוף מרכזי לשינוי ולהתפתחות בכדור הארץ.
מן הראוי לבחון כיצד משתלבים אירועי ההכחדות ההמוניות בתיאוריות העוסקות בדגמי השינוי המתרחשים במהלך האבולוציה. לצורך זה נבחן תיאוריה מקובלת כיום, תיאוריית האבולוציה בקפיצות (Punctuated equilibrium), אשר נוסחה על ידי אלדרג' (Eldredge) וגוּלד (Gould) בשנות השבעים של המאה העשרים, על סמך ממצאי מחקרים שערכו על דגמי השינוי באוכלוסיות מאובנים של טרילוביטים וחלזונות בצפון אמריקה.
בניגוד לגישות הדרוויניסטיות ששלטו עד אז בכיפה, לפיהן האבולוציה, ויצירתן של קבוצות יצורים חדשות מתרחשים דרך סדרה ארוכה של שינויים רציפים, הדרגתיים, המצטברים עם הזמן לשינויים אבולוציוניים גדולים וליצירת מינים-ביולוגיים, גילו אלדרג' וגולד שבמהלך האבולוציה, האוכלוסיות שבדקו התאפיינו בחוסר שינוי לאורך פרקי זמן ארוכים מאוד, ואז – בתוך זמן קצר – הן עברו שינויים אבולוציוניים גדולים ביותר שהובילו ליצירת מינים (speciation) אדירה, בדגם התפתחות דמוי-מדרגות (stepwise).
בכתבת ההמשך: הכחדות וחברות אנוש.
לפנייה לכתב/ת 
