Sự kiện tuyệt chủng kỷ Ordovic: Lần đầu tiên sự sống Trái Đất biết tới 'mùi cay đắng'

Có những sự kiện tuyệt chủng xảy ra không khác gì một vụ án mạng để lại nhiều manh mối, có thể kể đến việc thiên thạch rơi và tạo ra một hố khổng lồ rộng và sâu tới cả kilomet. Nhưng sự kiện tuyệt chủng diễn ra cuối kỷ Ordovic, sự kiện lâu đời nhất từng được biết tới và gây ra thiệt hại về sự sống cao thứ hai trong lịch sử, không phải một “vụ án” dễ lý giải.

Nhiều bằng chứng cho thấy tác động của một kỷ băng hà cổ đại triệt tiêu nhiều sinh vật sống, nhưng manh mối ít ỏi tới mức cho đến giờ, các chuyên gia vẫn chỉ có thể đưa phỏng đoán lý do 85% sinh vật biển chìm vào hư vô.

Sự sống lần đầu tiên đương đầu với sự kiện diệt vong vào 444 triệu năm trước, khi kỷ Ordovic đã gần kết thúc*. Những dạng sống đơn giản, chủ yếu thuộc hai vực vi khuẩn và cổ khuẩn (trong hệ thống phân loại sinh học ba vực), đã thịnh vượng suốt 3 tỷ năm. Những dạng sống phức tạp mới chỉ manh nha thành hình.

Theo trình tự các niên đại địa chất, kỷ Ordovic tiếp nối kỷ Cambri - giai đoạn nổi tiếng với sự kiện bùng nổ sự sống, sự kiện gần như phủ kín Trái Đất với một loạt tổ tiên của các ngành sinh vật hiện đại ta đang biết.

Các nhóm động vật có xương sống, động vật thân mềm, động vật chân đốt và nhiều dạng sinh vật sống khác sinh sôi thịnh vượng tại kỷ Ordovic, cho tới khi sự sống chịu một đòn đau từ một yếu tố bí ẩn.

“Kỷ Ordovic là khoảng thời gian rất thú vị, bởi lẽ nó chiêm ngưỡng một trong những sự kiện đa dạng sinh học lớn nhất và diễn ra nhanh nhất lịch sử … đồng thời chứng kiến một trong những sự kiện tuyệt chủng tồi tệ nhất”, Seth Finnegan, một nhà cổ sinh vật học công tác tại Đại học California, nhận định. “Cả hai sự kiện đều có liên kết chặt chẽ với những thay đổi trong môi trường”.

Băng, lửa và biến dạng

Tại kỷ Ordovic, phần lớn diện tích đất liền trên Trái Đất hợp lại thành một siêu lục địa có tên Gondwana, trôi dạt về cực Nam của Địa Cầu tương tự Nam Cực ngày nay. Vùng đại dương phía Bắc được tô điểm bởi nhiều lục địa nhỏ, có thể kể tới Laurentia - bao gồm phần lớn Bắc Mỹ hiện tại và Baltica - bao gồm khu vực Baltic và một phần nước Nga đương đại. Những hòn đảo nhiệt đới nhỏ lấm tấm khu vực Xích Đạo.

Lúc này, có lẽ thực vật và động vật bắt đầu khám phá những vùng bờ biển, tuy chưa thể đi xa vào đất liền giống như hậu duệ của chúng ở những triệu năm về sau. Đa số hoạt động của sinh vật diễn ra dưới nước, nơi bọ ba thùy, san hô và những sinh vật biển cổ đại khác thịnh vượng chưa từng có.

Định mệnh can thiệp khi sinh vật sống trên Trái Đất hoan lạc trong điểm cực thịnh. Theo quan niệm được chấp nhận rộng rãi, có hai yếu tố chính đã gây ra sự kiện tuyệt chủng quy mô toàn cầu. Đầu tiên, một kỷ băng hà khốc liệt nuốt chửng đại lục địa Gondwana, nhiệt độ Trái Đất tụt sâu khiến các vùng nhiệt đới chìm trong giá lạnh. Mực nước biển xuống thấp xóa sổ đầm lầy và những vùng nước nông vốn vẫn nuôi sống đại dương.

Yếu tố thứ hai bắt đầu khi băng tan, hành tinh nóng lên trông thấy và biển lại một nữa dâng nước. Những loài động vật mới làm quen được với môi trường lạnh giá khắc nghiệt đã không thể lập tức thích nghi với tốc độ biến đổi nhanh chóng.

Không rõ lý do nào đã khiến kỷ băng hà xuất hiện. Một số nghiên cứu cho rằng đá silicate xói mòn đã hấp thụ một lượng lớn carbon dioxide có trong khí quyển và làm Trái Đất nguội đi. Một số khác nhận định việc thực vật bùng nổ cũng đã lấy của bầu khí quyển một lượng lớn khí nhà kính, đồng thời còn gia tăng tốc độ xói mòn đá silicate, khiến nhiệt độ toàn cầu giảm sâu.

Còn có một giả thuyết cho rằng tác nhân gây ra kỷ băng hà tới từ ngoài Trái Đất. Những vụ bùng nổ tia gamma có thể kích ứng nitro và oxy, tạo thành một lớp sương mù chắn ánh sáng Mặt Trời, khiến nhiệt độ Trái Đất xuống thấp tới mức gây ra kỷ băng hà.

Nhưng xuất hiện ngày một nhiều các nhà khoa học cho rằng việc “Trái Đất tự nguội đi không phải nguyên do duy nhất gây nên những sự kiện tuyệt chủng này”. Một trong số đó là Thijs Vandenbroucke, anh và cộng sự đã xuất bản một báo cáo hồi năm 2015 cho rằng những thay đổi trong tính chất hóa học của đại dương đã khiến sinh vật chết hàng loạt.

Những mẫu phù du hóa thạch, có niên đại từ sự kiện tuyệt chủng kỷ Ordovic, sở hữu cơ thể bị biến dạng một cách kỳ lạ. Nhóm nghiên cứu cho rằng kim loại như sắt và chì rò rỉ từ các mạch núi lửa trong lòng biển đã góp phần khiến sinh vật chết hàng loạt.

Những năm gần đây, một số bằng chứng mới cho thấy hoạt động núi lửa đã gây ra sự kiện tuyệt chủng. Trong hầu hết những vụ việc tàn sát sự sống trong lịch sử Trái Đất, núi lửa luôn là nghi phạm chính khi nó tạo ra một bầu không khí quá nóng để sự sống thoải mái tồn tại. Việc các nhà khoa học phát hiện ra những vựa thủy ngân có niên đại từ kỷ Ordovic tiếp tục chất thêm bằng chứng cho thấy núi lửa là thủ phạm.

Việc viết lại câu chuyện về sự kiện tuyệt chủng kỷ Ordovic sẽ khiến “thời điểm cuối kỷ Ordovic ít đặc biệt hơn”. Tuy vậy, nhà nghiên cứu Finnegan chưa bị thuyết phục.

Một “vụ án” hợp tình hợp lý

Dù các nhà khoa học chưa rõ lý do khiến sinh vật chết hàng loạt, họ hiểu những ảnh hưởng của sự kiện này tới tiến trình phát triển của sự sống. Nhiều sự kiện tuyệt chủng khiến chặng đường tiến hóa rẽ sang trang sử mới, sinh ra một quần thể sinh vật mới từ đống tro tàn của tiền bối; chúng làm chủ một thế giới mới, một môi trường mới mà có thể những sinh vật đi trước không thể thích nghi được.

Tuy nhiên, điều đó đã không xảy ra sau sự kiện tuyệt chủng của kỷ Ordovic.

“Quần động vật tới sau có mẫu hình sinh thái tương đồng với quần động vật đã tuyệt chủng”, Peter Sheehan, một nhà bản thể học cổ đại công tác tại Đại học Wisconsin nhận định. “Có những sự kiện tuyệt chủng khác triệt tiêu một lượng tương tự, thậm chí nhỏ hơn các loài mà lại gây ra ảnh hưởng lâu dài về sinh thái”.

Mức tương đồng giữa hai thế hệ sinh vật, trước và sau sự kiện tuyệt chủng, phụ thuộc vào quy mô sự kiện.

Ví dụ với sự kiện diễn ra tại kỷ Ordovic. Nó triệt tiêu 85% số lượng loài, nhưng trong đó chỉ 60% các chi và 25% các họ động vật bị tiêu diệt. Nhiều cá thể của rất nhiều họ động vật sống sót, vì thế sự sống tiếp tục như chưa từng chứng kiến sự kiện tàn khốc. Ngược lại, sự kiện tuyệt chủng Phấn Trắng - Cổ Cận đã khiến những bộ khủng long thống trị Trái Đất diệt vong. Vai vế các loài động vật sống sót thay đổi, cờ đến tay động vật có vú phất.

Đó là lý do khiến sự kiện tuyệt chủng của kỷ Ordovic không để lại những hậu quả khó lường, dù tiêu diệt lượng sinh vật chỉ kém sự kiện tuyệt chủng Permi (với thiệt hại về sự sống lớn nhất lịch sử). Nó chứng kiến số lượng khổng lồ các cá thể diệt vong, nhưng quần thể sinh vật không bị tác động quá nặng nề.

Nhìn chung, sự kiện tuyệt chủng đầu tiên* trong lịch sử Trái Đất vẫn khá… hiền hòa, nó không tập trung vào một nhóm sinh vật nhất định. Theo như nhà nghiên cứu Finnegan nhận định, thì mức độ chết chóc của đa số sự kiện tuyệt chủng sẽ phụ thuộc vào việc sinh vật “là dạng gì và kiếm sống như thế nào”.

Ví dụ, trong sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi, nồng độ axit cao trong nước biển đã ăn mòn lớp vỏ canxi của vô vàn sinh vật sống, tuy nhiên lại không ảnh hưởng tới những con vật không mang vỏ cứng trên thân. “Trong sự kiện Ordovic, tôi cảm thấy rằng việc sinh vật ở đâu lại quan trọng hơn hai yếu tố nêu trên”, Finnegan tiếp lời.

Trong kỷ Ordovic, nhóm động vật bậc cao sống rải rác khắp Địa Cầu. Thảm họa tuyệt chủng xảy ra ở khu vực này không ảnh hưởng tới những cá thể cùng dòng dõi ở khu vực khác. Thực tế, hóa thạch của trước và sau sự kiện tuyệt chủng giống nhau đến mức nhà nghiên cứu không có kinh nghiệm sẽ lập tức nhầm lẫn.

* Nhiều khả năng sự kiện tuyệt chủng kỷ Ordovic không phải sự kiện đầu tiên, ít nhất là khi tính tới lượng cá thể bị tiêu diệt. Hàng triệu năm trước khi sự sống phức tạp xuất hiện, quần thể sinh vật đơn bào có lẽ đã phải trải qua những sự kiện khắc nghiệt bậc nhất, bao gồm một giai đoạn có tên Địa Cầu Tuyết, có thể đã bọc sự sống toàn cầu dưới một lớp băng dày.

Theo ScienceMag