В чем состоит "биосферная" гипотеза вымирания динозавров

Мел-палеогеновое (мел-третичное, мел-кайнозойское) вымирание — это последнее из пяти, так называемых, «великих массовых вымираний» на границе мелового и палеогенового периода (65,5 млн. лет назад), уничтожившее шестую часть всех видов на Земле, в том числе динозавров.

Нет единой точки зрения, было ли это вымирание постепенным или внезапным, что является в настоящее время предметом исследований.

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.

Натболее извесьтные гипотезы вымирания динозавров

Внеземные

1. Падение астероида, или импактная гипотеза (от англ. impact — удар) — одна из самых распространенных версий (так называемая «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, астрономические расчеты (основанные на наблюдениях ныне существующих астероидов) показывают, что астероиды размером 10 км и более сталкиваются с Землей 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. Необходимо заметить, что авторы и сторонники этой гипотезы в научной среде, в большинстве своем, 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 осмий-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 (падений) астероидов. Она привлекается, в частности, для объяснения того, что вымирание произошло не внезапно. Косвенно в ее 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.

3. Столкновение Земли с кометой — версия принципиально не отличающаяся от импактной теории, но учитывающая непредсказуемость появления непериодических комет.

4. Взрыв сверхновой звезды либо близкий к Земле гамма-всплеск повлек за собой резкое повышение уровня радиации. Следствием стало увеличения числа ионов в воздухе, которые служат центрами конденсации влаги. Это привело к увеличению площади и мощности облаков и, тем самым, альбедо планеты. Земля стала получать меньше тепла от Солнца, что привело к похолоданию климата. Также уровень ультрафиолетовой и рентгеновской радиации мог в течение всего нескольких дней вырасти в сотни раз и негативно сказать на благополучии многих видов.

Земные абиотические

1. Усиление вулканической активности, с которой связывают ряд эффектов, способных повлиять на биосферу:

• изменение газового состава атмосферы;
• парниковый эффект, вызванный выбросом углекислого газа при извержениях;
• изменение альбедо 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 теплого климата. Вымирание, однако, не совпадает по времени со значительным изменением климата.

4. Резкий скачок магнитного поля Земли. Конкретный механизм связи магнитного поля с вымираением не проработан. С учетом того, что инверсии геомагнитного поля происходят раз в несколько сотен тысяч лет данная гипотеза придставляется маловероятной.

5. Переизбыток кислорода в атмосфере Земли. В эпоху разцвета динозавров содержание кислорода в атмосфере составляело 10–15%, а содержание углакислого газа доходило до нескольких процентов. Это определяло тип растительности, которая лежала в основании пищевой пирамиды с динозаврами наверху. Изменение состава атмосферы привело к изменению характера растительности, а также дало возможности развития фауны видам, которые ранее не имели шансов из-за нехватки кислорода.

6. Резкое охлаждение океана. Надежных данных об этом нет.

7. Изменение состава морской воды.

Если подобное изменение имело место, оно не было первопричиной, а само связано с ударом астерода, вулканизмом, эволюцией растительности и т.п.

Земные биотические

1. Эпизоотия. Тектонические сдвиги континентов привели массы суши в сближение друг с другом, в результате чего животные обрели способность мигрировать и нести с собой в новые географические регионы болезни, для которых эндемические популяции могли быть уязвимы.

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 детенышей.

Комбинированные

Перечисленные выше 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, пищевых цепочек и т.д.; изменение климата также могло быть вызвано понижением уровня Мирового океана.

Известно, что у некоторых рептилий наблюдается зависимость 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.

«Биосферная» версия

В российской палеонтологии популярна биосферная версия «великого вымирания», в том числе вымирания динозавров. Необходимо отметить, что большинство палеонтологов, специализируются на изучении не динозавров, а других животных: млекопитающих, насекомых, и т.д. Согласно биосферной версии, основными исходными факторами, предопределившими исчезновение динозавров, стали:

Появление цветковых растений.

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 и повсеместно вытеснили прочие виды растительности. При этом появились насекомые, специализирующиеся на питании цветковыми растериями, 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 зеленой массой (кстати, и травоядные динозавры тоже). В малом размерном классе появились мелкие фитофаги-млекопитающие (типа крыс). Это привело к появлению и соответствующих хищников, которыми тоже стали млекопитающие. Малоразмерные хищники-млекопитающие были неопасны для взрослых динозавров, но питались их яйцами и детенышами, создавая динозаврам дополнительные трудности в воспроизводстве. При этом охрана потомства для динозавра практически неосуществима из-за слишком большой разницы в размерах взрослых особей и детенышей.
• 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 перепада температур. Инерциальная гомойотермия, обеспечивавшая динозаврам эволюционное преимущество в предыдущие периоды, в таких условиях уже не давала эффекта.

Как следствие всех перечисленных причин для динозавров создались неблагоприятные условия, которые и привели к прекращению появления новых видов. «Старые» виды динозавров еще некоторое время существовали, но постепенно вымерли полностью. Судя по всему, жесткой 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 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:

• 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) 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 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, связанного с неполнотой палеонтологических данных (время захоронения последнего найденного ископаемого может не соответствовать времени исчезновения таксона).