Вымирание динозавров

Вымирание динозавров

Скелет тираннозавра

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 ещё несколько миллионов лет в начале палеогена, после их вымирания в других местах^[2].

Наиболее известные версии вымирания динозавров

Внеземные

1. Падение астероида — одна из самых распространённых версий^[3] (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^[4]) на полуострове Юкатан в Мексике и временем вымирания большинства из исчезнувших видов динозавров.^[5] 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^[6], а с другой — промежуткам времени между пиками вымираний биологических видов в фанерозое^[7]. 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^[4]. 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^[8]. Некоторые геологи считают, что «кратер Шива (англ.)» на дне Индийского океана, датируемый примерно тем же временем, является следом падения второго гигантского метеорита^[9], 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

Земные абиотические

1. Усиление вулканической активности^[10], 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^[11] Вымирание, однако, не совпадает по времени со значительным изменением климата ^[12]
4. Резкий скачок магнитного поля Земли.
5. Переизбыток кислорода в атмосфере Земли.
6. Резкое охлаждение океана.
7. Изменение состава морской воды.

Земные биотические

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.
4. Версия взаимозависимости биологических видов от ареала обитания. Вполне возможно, что более крупная по численности группа травоядных динозавров(диплодоков) нарушила равновесие экосистемы, поедая зеленую массу в огромных количествах, что привело во-первых к инверсии в растительном мире и появлению покрытосеменных, а во-вторых к уменьшению популяции диплодоков, которым попросту стало нечего есть. Таким же биогеоценотическим образом могли закончить свое существование и другие виды.

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.

Известно, что у некоторых рептилий наблюдается явление зависимости пола потомства от температуры кладки яиц. В 2004 году группа исследователей из британского Университета Лидса, которую возглавляет Дэвид Миллер (David Miller), предположила, что если подобное явление было характерно и для динозавров, то изменение климата всего на несколько градусов могло спровоцировать появление на свет особей только определенного пола (мужского, например), а это в свою очередь делает невозможным дальнейшее размножение.^[13]

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^[14].

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^[11]. Необходимо отметить, что большинство палеонтологов, специализируются не на изучении динозавров, а других животных: млекопитающих, насекомых, и т. д. 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.

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[11]

• 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.^[11]

Недостатки биосферной версии

В Википедии есть портал «Динозавры»

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 млекопитающих на других позвоночных.

Кроме того, утверждение о практической неосуществимости охраны потомства из-за слишком большой разницы в размерах взрослых особей и детёнышей не согласуется с тем, что многие современные животные такую охрану успешно осуществляют. Например, многие рыбы (например тиляпии) сохраняют икру и мальков во рту.

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. ↑ http://www.ammonit.ru/new/626.htm
3. ↑ Динозавры вымерли из-за падения астероида // Русская служба Би-би-си, 5 марта 2010 г.
4. ↑ ^{1 2} David Tytell. Did a Comet Swarm Kill the Dinosaurs? // Sky & Telescope, May 14, 2004.
5. ↑ 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).
6. ↑ Earth Impact Database
7. ↑ Любопытно отметить, что такая же гипотеза привлекается среди других для объяснения массового пермского вымирания
8. ↑ 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
9. ↑ 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.
10. ↑ 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.
11. ↑ ^{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
12. ↑ http://biospace.nw.ru/evoeco/lit/catastrophe-7.htm
13. ↑ Динозавры вымерли из-за отсутствия самок 21.04.2004, [1] (англ.)
14. ↑ 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

▲

▲

▲

▲

▲