Мел-палеогеновое вымирание

Мел–Пал

Тр–Юр

Пм–Тр

Дев

О–С

Миллионов лет назад

Вымирание морской фауны в течение фанерозоя. Для каждого интервала времени показано, какой процент существовавших тогда родов не дожил до следующего интервала. Показаны вымирания не всех родов, а лишь сохранившихся в окаменелостях. Буквы на картинке кликабельны и представляют «Большую Пятёрку» вымираний. (информация об изображении)

Мел-палеогеновое вымирание (мел-третичное, мел-кайнозойское, K-T вымирание) — одно из пяти т. н. «великих массовых вымираний», на границе мелового и палеогенового периода, около 65 миллионов лет назад. Нет единой точки зрения, было ли это вымирание постепенным или внезапным, что является в настоящее время предметом исследований.

Частью этого массового вымирания явилось вымирание динозавров. 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.

Докембрий	Фанерозой												Эон
	Палеозой						Мезозой			Кайнозой			Эра
	Кембрий	Ордо вик	Сил ур	Девон	Карбон	Пермь	Триас	Юра	Мел	Палео ген	Нео ген		П-д
4570	541	485,4	443,4	419,2	358,9	298,9	252,2	201,3	145,0	66,0	23,03		млн лет ←
												2,588

▲

▲

▲

▲

▲

▲

Наиболее известные версии вымирания

Внеземные

1. Падение астероида — одна из самых распространённых версий (т. н. «гипотеза Альвареса»). Она основана главным образом на приблизительном соответствии времени образования кратера Чиксулуб (который является следом от падения астероида размером порядка 10 км около 65 млн лет назад) на полуострове Юкатан в Мексике и временем вымирания большинства из исчезнувших видов динозавров. Кроме того, небесно-механические 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, а с другой — промежуткам времени между пиками вымираний биологических видов в фанерозое. Теорию подтверждает повышенное содержание иридия и других платиноидов в тонком слое на границе известняковых отложений мела и палеогена, отмеченное во многих районах мира. Эти элементы имеют тенденцию концентрироваться в мантии и ядре Земли, и очень редко встречаются в поверхностном слое. С другой стороны, химический состав астероидов и комет больше отражает первоначальное состояние солнечной системы, в котором иридий занимает более существенное положение.
2. Версия «многократного падения» (англ. multiple impact event), предполагающая несколько последовательных ударов. 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 Чиксулуб, был одним из осколков более крупного небесного тела. Некоторые геологи считают, что Кратер Шива на дне Индийского океана, датируемый примерно тем же временем, является следом падения второго гигантского метеорита, но эта точка зрения является дискуссионной. Существует компромисс между гипотезами удара одного или нескольких астероидов - столкновение с двойной системой астероидов. Параметры кратера Чиксулуб подходят для такого удара, если оба астероида были меньше, но вместе имели примерно те же размер и массу, что и астероид гипотезы одного столкновения.
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, 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 в промежутке 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. Вымирание, однако, не совпадает по времени со значительным изменением климата.
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. Вариация предыдущей версии: первые млекопитающие, размножаясь быстрее динозавров, а также обладая более совершенным метаболизмом, могли вытеснить рептилий в ходе конкурентной борьбы в те экологические ниши, на которые мало претендовали сами, как это раньше произошло с амфибиями.

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.

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.

Главные проблемы перечисленных версий следующие:

• Гипотезы фокусируются именно на вымирании, которое, как считает часть исследователей, шло теми же темпами, что и в предшествующее время (но при этом перестали образовываться новые виды в составе вымерших групп).
• Все импактные гипотезы (гипотезы ударного воздействия), в том числе астрономические, 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).
• 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.

«Биосферная» версия

В российской палеонтологии популярна биосферная версия «великого вымирания», в том числе вымирания динозавров. 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

• Из-за жёсткого ограничения на максимальный размер яйца (обусловленного допустимой толщиной скорлупы) у крупных видов динозавров детёныши рождались намного более легкими, чем взрослые особи (у самых крупных видов разница в весе между взрослыми и детёнышами составляла тысячи раз). А это означает, что все крупные динозавры в процессе роста должны были неоднократно менять свою пищевую нишу, причём на ранних этапах развития им приходилось конкурировать с более приспособленными специализированными видами. Примитивный интеллект и отсутствие передачи опыта между поколениями только усугубляли данную проблему.
• 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.

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 изолированных друг от друга материках, не объясняет избирательность утверждаемых эффектов эволюции млекопитающих на других позвоночных.

См. также

• Хронология эволюции

Литература

• Brown, Barnum. A Triceratops Hunt In Pioneer Wyoming: The Journals Of Barnum Brown & J.p. Sams : The University Of Kansas Expedition Of 1895.. — High Plains Pr, 2004. — 188 p. — ISBN 0931271770

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
• д/ф «Эра динозавров: Конец игры» (Discovery World, 2012)

Эволюционная биология