Причины гибели динозавров

Скелет тиранозавра

Игуанодон

Tarbosaurus

Динозавры вымерли в конце мелового периода, около 65 миллионов лет назад. Нет единой точки зрения, было ли это вымирание постепенным или внезапным, ^[1] что является в настоящее время предметом споров.

Вымирание динозавров явилось лишь частью так называемого «великого вымирания», имевшего место в то же время: вместе с динозаврами вымерли морские рептилии (мозазавры и плезиозавры) и летающие ящеры, многие моллюски, в том числе аммониты, белемниты и множество мелких водорослей. Всего погибло 16 % семейств морских животных (47 % родов морских животных) и 18 % семейств сухопутных позвоночных.

Однако большая часть растений и животных пережила этот период. Например, не вымерли сухопутные пресмыкающиеся, такие как змеи, черепахи, ящерицы и водные пресмыкающиеся, такие как крокодилы. Выжили ближайшие родственники аммонитов — наутилусы, а также птицы, млекопитающие, кораллы и наземные растения.

Предположительно некоторые динозавры (трицератопсы, тероподы и др.) существовали на западе Северной Америки и в Индии еще несколько миллионов лет в начале палеогена, после их вымирания в других местах.

Наиболее известные версии вымирания динозавров

Астрофизические

1. Падение астероида — одна из самых распространённых версий (т.н. «гипотеза Альвареса»). Она основана главным образом на приблизительном соответствии времени образования кратера Чикшулуб (который является следом от падения астероида размером порядка 10 км около 65 млн. лет назад^[2]) на полуострове Юкатан в Мексике и временем вымирания большинства из исчезнувших видов динозавров.^[3] Кроме того, астрофизические расчёты (основанные на наблюдениях ныне существующих астероидов) показывают, что астероиды размером более 10 км сталкиваются с Землёй в среднем около одного раза в 100 млн. лет, что по порядку величины соответствует, с одной стороны, датировкам известных кратеров, оставленных такими метеоритами^[4], а с другой — промежуткам времени между пиками вымираний биологических видов в фанерозое^[5]. Необходимо заметить, что авторы и сторонники этой гипотезы в научной среде, в большинстве своём, являются не палеонтологами, а представителями других научных направлений (физиками, астрономами, геологами и пр.) Теорию подтверждает повышенное содержание платиноидов в слое на границе мела и палеогена. Повышенное содержание платиноидов отмечается на границе мезозоя и кайнозоя повсеместно в земной коре. Эти элементы, в частности изотоп Os-187, в такой концентрации не могли образоваться по каким-то другим причинам и имеют явно метеоритный генезис.
2. Версия «многократного падения» ("multiple impact event"), предполагающая несколько последовательных ударов^[2]. Она привлекается, в частности, для объяснения того, что вымирание произошло не одномоментно (см. раздел Недостатки гипотез). Косвенно в её пользу свидетельствует тот факт, что астероид, создавший кратер Чикшулуб, был одним из осколков более крупного небесного тела^[6]. Некоторые геологи считают, что «кратер Шива (англ.)» на дне Индийского океана, датируемый примерно тем же временем, является следом падения второго гигантского метеорита^[7], но эта точка зрения является дискуссионной.
3. Взрыв сверхновой звезды либо близкий гамма-всплеск.
4. Столкновение Земли с кометой.

Столкновения Земли с астероидом: художественное изображение

Геофизические и климатические

1. Усиление вулканической активности^[8], с которой связывают ряд эффектов, которые могли бы повлиять на биосферу: изменение газового состава атмосферы; парниковый эффект, вызванный выбросом углекислого газа при извержениях; изменение освещённости Земли из-за выбросов вулканического пепла (вулканическая зима). В пользу этой гипотезы говорят геологические свидетельства о гигантском излиянии магмы между 68 и 60 млн. лет назад на территории Индостана, в результате которого образовались деканские траппы.
2. Резкое понижение уровня моря, произошедшее в последней (маастрихтской) фазе мелового периода («маастрихтская регрессия»).
3. Изменение среднегодовых и сезонных температур, при том, что инерциальная гомойотермия крупных динозавров, требует ровного тёплого климата^[9]
4. Резкий скачок магнитного поля Земли.
5. Переизбыток кислорода в атмосфере Земли.
6. Резкое охлаждение океана.
7. Изменение состава морской воды.

Эволюционно-биологические

1. Эпизоотия.
2. Динозавры не смогли приспособиться к изменению типа растительности и отравились алкалоидами, содержащимися в появившихся цветковых растениях.
3. Динозавров истребили первые хищные млекопитающие, уничтожая кладки яиц и детёнышей.
   

Легко наладить охрану кладки (некоторые динозавры в позднем мелу действительно отрабатывают такие типы поведения), однако когда детёныш имеет размер кролика, а родители – ростом со слона, то его быстрее раздавишь, чем защитишь от нападения[9]

Комбинированные

Вышеперечисленные гипотезы могут дополнять друг друга, что некоторыми исследователями используется для выдвижения разного рода комбинированных гипотез. Например, удар гигантского метеорита мог спровоцировать усиление вулканической активности и выброс большой массы пыли и пепла, что в совокупности могло повлечь за собой изменение климата, а это, в свою очередь — изменение типа растительности и пищевых цепочек, и т.д.; изменение климата также могло быть вызвано понижением уровня Мирового океана.

Недостатки гипотез

Ни одна из перечисленных гипотез не может в полной мере объяснить весь комплекс явлений, связанных с вымиранием динозавров и других видов в конце мелового периода.

Говоря о причинах вымирания собственно динозавров, необходимо отметить некоторые важные особенности этого вымирания:

• Вымирание можно назвать «быстрым» только по геологическим меркам, тогда как большинство палеонтологов считают, что в действительности оно заняло не менее нескольких сотен тысяч лет.
• Вообще, говорить о «быстром вымирании динозавров» не совсем правильно. В любой группе живых существ постоянно идёт образование новых видов и вымирание ранее существующих. Эти процессы идут одновременно, и при равенстве скоростей вымирания и образования новых видов группа существует. С этой точки зрения в период «великого вымирания» скорость собственно вымирания динозавров (именно динозавров, с морскими рептилиями картина выглядит иначе), то есть исчезновения ранее существовавших видов, не превышает скорости вымирания в предыдущие периоды. Но на смену вымиравшим видам динозавров не приходили новые, в результате чего группа, в конце концов, полностью вымерла.

Справедливости ради следует заметить, однако, что такая точка зрения разделяется не всеми специалистами^[10].

Вследствие сказанного, главные проблемы перечисленных версий следующие:

• Гипотезы фокусируются именно на вымирании, которое, как считает часть исследователей, шло теми же темпами, что и в предшествующее время.
• Часть гипотез имеют недостаточно фактических подтверждений. Так, не найдено никаких следов того, что инверсии магнитного поля Земли влияют на биосферу; нет убедительных доказательств того, что маастрихтская регрессия уровня Мирового океана могла вызвать массовое вымирание таких масштабов; нет доказательств резких скачков температуры океана именно в этот период; также не доказано, что катастрофический вулканизм, в результате которого образовались деканские траппы, был повсеместным, или что его интенсивность была достаточной для глобальных изменений климата и биосферы.
• Все импактные гипотезы (гипотезы ударного воздействия), в том числе астрономические, не объясняют избирательности вымирания (почему те или иные организмы выжили, когда другие погибли) и не соответствуют предполагаемой продолжительности его периода (многие группы животных начали вымирать задолго до конца мела). Переход тех же аммонитов к гетероморфным формам тоже свидетельствует о какой-то нестабильности. Очень может быть, что очень многие виды уже были подточены какими-то долговременными процессами и стояли на пути вымирания, а катастрофа просто ускорила процесс.

С другой стороны, следует иметь в виду, что продолжительность периода вымирания не может быть точно оценена из-за эффекта Синьора-Липпса (англ.), связанного с неполнотой палеонтологических данных (время захоронения последнего найденного ископаемого может не соответствать времени исчезновения таксона).

«Биосферная» версия

В российской палеонтологии популярна биосферная версия «великого вымирания», в том числе вымирания динозавров^[9]. Согласно ей, основными исходными факторами, предопределившими исчезновение динозавров, стали:

1. Появление цветковых растений;
2. Постепенное изменение климата, вызванное дрейфом материков.

Последовательность событий, приведшая к вымиранию, представляется следующим образом:

• Цветковые растения, имеющие более развитую корневую систему и лучше использующие плодородие почвы, достаточно быстро повсеместно вытеснили прочие виды растительности. При этом появились насекомые, специализированные на питании цветковыми, а насекомые, «привязанные» к ранее существовавшим видам растительности, начали вымирать.
• Цветковые растения образуют дернину, являющуюся лучшим из природных подавителей эрозии. В результате их распространения снизилось размывание поверхности суши и, соответственно, поступление в океаны питательных веществ. «Обеднение» океана пищей привело к гибели значительной части водорослей, являвшихся основным первичным производителем биомассы в океане. По цепочке это привело к полному нарушению всей морской экосистемы и стало причиной массовых вымираний в море. Это же вымирание затронуло и крупных летающих ящеров, которые, по имеющимся представлениям, были трофически связаны с морем. Часть крупных морских рептилий, кроме того, могла не выдержать конкуренции с появившимися именно в это время акулами современного типа.
• На суше животные активно приспосабливались к питанию зелёной массой (кстати, и травоядные динозавры тоже). В малом размерном классе появились мелкие фитофаги-млекопитающие (типа крыс). Их появление привело к появлению и соответствующих хищников, которыми тоже стали млекопитающие. Малоразмерные хищники-млекопитающие были неопасны для взрослых динозавров, но питались их яйцами и детёнышами, создавая динозаврам дополнительные трудности в воспроизводстве. При этом охрана потомства для динозавра практически неосуществима из-за слишком большой разницы в размерах взрослых особей и детёнышей.
• В результате дрейфа материков в конце мелового периода изменилась система воздушных и морских течений, что привело к некоторому похолоданию на значительной части суши и усилению сезонного температурного градиента. Инерциальная гомойотермия, обеспечивавшая динозаврам эволюционное преимущество в предыдущие периоды, в таких условиях уже не давала эффекта.

В результате всех перечисленных причин для динозавров создались неблагоприятные условия, которые и привели к прекращению появления новых видов. «Старые» виды динозавров ещё некоторое время существовали, но постепенно вымерли полностью. Судя по всему, жёсткой прямой конкуренции динозавров и млекопитающих не было, они занимали разные размерные классы, существуя параллельно. Лишь после исчезновения динозавров млекопитающие захватили освободившуюся экологическую нишу, да и то не сразу.

Что любопытно, развитие первых архозавров в триасовом периоде, сопровождалось постепенным вымиранием многих терапсид, высшие формы которых являлись по сути примитивными яйцекладущими млекопитающими.^[9]

Недостатки биосферной версии

В вышеприведенном виде версия использует гипотетические представления о физиологии и поведении динозавров, не сопоставляет все изменения климата и течений, имевшие место в мезозое, к имевшим место в конце мелового периода, не объясняет одновременное вымирание динозавров на изолированых друг от друга материках, не объясняет избирательность утверждаемых эффектов эволюции млекопитающиюх на других позвоночных.

Источники и примечания

1. ↑ Science, Vol 254, Issue 5033, 835-839 PM Sheehan, DE Fastovsky, RG Hoffmann, CB Berghaus, and DL Gabriel. Sudden extinction of the dinosaurs: latest Cretaceous, upper Great Plains, USA
2. ↑ ^{1 2} David Tytell. Did a Comet Swarm Kill the Dinosaurs? // Sky & Telescope, May 14, 2004.
3. ↑ См., напр., Keller, G. et al. Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction // Proc. Nat. Academy of Sci. of the USA, vol. 101, no. 11, pp. 3753—3758 (2004).
4. ↑ Earth Impact Database
5. ↑ Любопытно отметить, что такая же гипотеза привлекается среди других для объяснения массового пермского вымирания
6. ↑ W. F. Bottke1, D. Vokrouhlický & D. Nesvorný. An asteroid breakup 160 Myr ago as the probable source of the K/T impactor // Nature, 2007, vol. 449, pp. 48—53 doi:10.1038/nature06070
7. ↑ Chatterjee, Sankar (August 1997). "Multiple Impacts at the KT Boundary and the Death of the Dinosaurs". 30th International Geological Congress 26: 31–54. Проверено 2008-07-04.
8. ↑ Keller G, Adatte T, Gardin S, Bartolini A, Bajpai S (2008). "Main Deccan volcanism phase ends near the K-T boundary: Evidence from the Krishna-Godavari Basin, SE India". Earth and Planetary Science Letters 268: 293-311. DOI:10.1016/j.epsl.2008.01.015.
9. ↑ ^{1 2 3 4} Кирилл Еськов, История Земли и жизни на ней: От хаоса до человека. — М.: НЦ ЭНАС, 2004. — 312 с. — 10 000 экз. ISBN 5-93196-477-0
10. ↑ Будыко М. И. Климат и жизнь. Л.: "Гидрометеоиздат", 1973.

Ссылки

• Ударная теория массового вымирания (англ. The Impact Theory of Mass Extinction)
• Размышления о «редком событии» и связанных с ним представлениях в геологии
• Уильям Нейпьер. Опасность комет и астероидов

Шкала времени

Вымирание

Дк	Кембрий	Ордовик	Сил.	Девон	Карбон	Пер.	Триас	Юра	Мел	Палеог.	Нг	Чт
◄	542	488	443	416	359	299	251	200	146	66	23	2
◄ млн. лет назад

▲

▲

▲

▲

▲