Ударът на астероида и вулканичната активност, довели до изчезването на не-птичи динозаври
Край на епохата
Повече от 150 милиона години динозаврите доминираха в сухоземните екосистеми, а в моретата процъфтяваха влечуги като мозазаври, плезозаври, а в небето – птерозаври. Този дълъг мезозойски успех внезапно приключи преди 66 милиона години, на границата Креда–Палеоген (K–Pg) (преди наричана „K–T“). В рамките на сравнително кратък геоложки интервал изчезнаха не-птичи динозаври, големи морски влечуги, амонити и много други видове. Оцелелите групи – птиците (птичи динозаври), бозайниците, някои влечуги и избрани части от морската фауна – наследиха силно променения свят.
В центъра на това изчезване K–Pg е ударът в Чиксулуб – катастрофален сблъсък с астероид или комета с диаметър около 10–15 км в района на днешния полуостров Юкатан. Геоложките данни категорично потвърждават това космическо събитие като основна причина, макар че вулканичните изригвания (т.нар. Декански капаци в Индия) са допринесли с допълнително напрежение чрез парникови газове и климатични промени. Тази комбинация от стихии доведе до края на много мезозойски линии и стана петото голямо масово изчезване. Разбирайки това събитие, можем да видим как внезапни, широкообхватни сътресения могат да прекъснат дори, изглеждащи, непобедимото екологично господство.
2. Светът на кредата преди удара
2.1 Климат и биота
Късна креда (~100–66 млн. г.) периодът Земята беше сравнително топла, високото морско равнище заля вътрешните части на континентите, образувайки плитки епиконтинентални морета. Ангиоспермите (цъфтящи растения) процъфтяваха, създавайки разнообразни сухоземни местообитания. В динозавърските фауни имаше:
- Тероподи: Тиранозаври, дромеозаври, абелизаври.
- Орнитисхии: Хадрозаври („патешки клюн“), цератопси (Трицератопс), анкилозаври, пахицефалозаври.
- Сауроподи: Титанозаври, особено в южните континенти.
В моретата мосазаврите доминираха като върховни хищници заедно с плезиозаврите, а амонитите (главоноги) бяха изобилни. Птиците вече се бяха диверсифицирали, а бозайниците заемаха сравнително малки ниши. Екосистемите изглеждаха стабилни и жизнени до самата K–Pg граница.
2.2 Вулканизъм на Деканските капани и други стресови фактори
В късната креда в субконтинента Индия започнаха гигантски изригвания на Деканските капани. Тези базалтови потоци отделиха CO2, серен диоксид, аерозоли, вероятно затопляйки или окислявайки околната среда. Въпреки че това вероятно не беше достатъчно само по себе си да предизвика изчезването, то можеше да отслаби екосистемите или да окаже постепенен климатичен ефект, подготвяйки почвата за нещо още по-драстично [1], [2].
3. Ударът в Чиксулуб: доказателства и механизъм
3.1 Откриване на иридиева аномалия
През 1980 г. Луис Алварес с колеги откриха иридиево богати глинени слоеве на K–Pg границата в Губий (Италия) и други места. Тъй като количеството иридий в земната кора е малко, но е по-богато в метеорити, те предложиха, че голям удар е причината за това изчезване. Този слой беше също описан с други индикатори за удар:
- Ударен кварц (англ. shocked quartz).
- Микротекти (малки стъклени сфери, образувани при изпаряване на скали).
- Висока концентрация на елементи от платинова група (напр. осмий, иридий).
3.2 Местоположение на кратера: Чиксулуб, Юкатан
По-късни геофизични изследвания откриха кратер с диаметър ~180 км (кратерът Чиксулуб) под полуостров Юкатан в Мексико. Той точно съответства на удар от астероид/комета с диаметър ~10–15 км: има признаци на ударна метаморфоза, гравитационни аномалии, сондажи разкриват разрушени скални слоеве. Радиометричното датиране на тези скали съвпада с K–Pg границата (~66 млн. г.), което окончателно доказва връзката между кратера и изчезването [3], [4].
3.3 Динамика на удара
По време на сблъсъка кинетичната енергия, равна на милиарди атомни бомби, се освободи:
- Ударна вълна и емисия: Парата от скали и разтворимите фрагменти се издигнаха до горните слоеве на атмосферата, вероятно разпръснати по целия свят.
- Пожари и вълна от горещина: Глобални пожари може да са били предизвикани от връщащи се емисионни фрагменти или прегрят въздух.
- Обилни прах и аерозоли: Фини частици затъмняват слънчевата светлина, драстично намалявайки фотосинтезата по време на няколкомесечната или годишната „ударна зима“.
- Киселинен дъжд: При изпарение на анхидрит или карбонатни скали се отделя сяра и CO2, причинявайки ефект на кисели валежи и климатични смущения.
Комбинацията от тези краткотрайни ефекти на мрак/студ и дългосрочния парников ефект е нанесла мащабни щети на сухоземните и морските екосистеми.
4. Биологичен удар и селективни изчезвания
4.1 Сухоземни загуби: не-птицеподобни динозаври и други
Не-птицеподобните динозаври, от върховните хищници като Tyrannosaurus rex до гигантските тревопасни като Triceratops, са изчезнали напълно. Птерозаврите също са изчезнали. Много по-дребни сухоземни животни, зависими от големи растения или стабилни екосистеми, са претърпели големи загуби. Въпреки това някои линии са оцелели:
- Птиците (птицеподобни динозаври) – вероятно са оцелели заради по-малкия размер, семенната храна и по-гъвкавата диета.
- Млечните: Също са пострадали, но са се възстановили по-бързо и бързо са еволюирали в по-големи форми през палеогена.
- Крокодилите, костенурките, земноводните: Водните/полуводни групи също са успели да оцелеят.
4.2 Морски изчезвания
В океаните са изчезнали мосазаврите и плезиозаврите, заедно с много безгръбначни:
- Аммонитите (дълговечни главоноги) са изчезнали, въпреки че наутилусите са оцелели.
- Планктонните фораминифери и други групи микрофосили са пострадали силно, важни за морските хранителни мрежи.
- Коралите и двустворковите са претърпели частични или локални изчезвания, но някои родове са се възстановили.
По време на „ударната зима“ спадналото първично производство вероятно е довело до гладуване и унищожаване на морските хранителни мрежи. Видовете, по-малко зависими от постоянна продукция или способни да се хранят с детрит, са оцелели по-добре.
4.3 Модели на оцеляване
По-малките, по-общи (генералистични) видове, които са могли гъвкаво да се хранят или адаптират, по-често са оцелявали, докато големите или много специализирани същества са изчезнали. Този размерен / екологичен „селективизъм“ може да показва, че комбинацията от силни екологични промени (мрак, пожари, парников ефект) е разстроила цялата установена верига.
5. Ролята на вулканизма на Деканските капани
5.1 Съвпадение във времето
Декански капани в Индия изригванията оставят широки базалтови слоеве, датирани около границата К–Pg, които са изхвърлили огромни количества CO2 и сяра. Някои учени смятат, че само това е било достатъчно за големи екологични кризи, може би под формата на затопляне или окисляване. Други смятат, че този вулканизъм е бил голям стресор, но основният „смъртоносен удар“ е нанесен от космическото тяло Чиксулуб.
5.2 Хипотеза за общите ефекти
Често се твърди, че Земята вече е била „напрегната“ от изригванията на Декан – с възможно затопляне или частични нарушения на екосистемите – когато ударът в Чиксулуб окончателно разруши всичко. Този модел на взаимодействие обяснява защо изчезването беше толкова тотално: няколко фактора заедно надминаха устойчивостта на екосистемите. [5], [6].
6. Последици: Новата ера на бозайниците и птиците
6.1 Светът на палеогена
Групите, оцелели след границата К–Pg, бързо се разпространяват през палеоцена (~66–56 млн. г.):
- Бозайниците се разширяват в свободни ниши, преди заемани от динозаври, преминавайки от дребни, вероятно нощни форми към разнообразни по размер.
- Птиците се разклоняват, заемайки ниши от нелетящи сухоземни птици до специализирани водни форми.
- Влечуги – крокодили, костенурки, земноводни и гущери – оцеляват или се диверсифицират в нови свободни местообитания.
Така събитието К–Pg действа като еволюционен „рестарт“, подобен на други случаи на масови изчезвания. През новоизградените екосистеми се развиха основите на съвременната сухоземна биота.
6.2 Дългосрочни тенденции в климата и разнообразието
През палеогена климатът на Земята постепенно се охлаждаше (след краткотраен палеоцен-ейоценски термичен максимум), което доведе до по-нататъшното развитие на бозайниците, в крайна сметка възникнаха примати, копитни, хищници. В същото време морските екосистеми се промениха – съвременни коралови рифови системи, радиация на телеостни риби и появата на китове през еоцена. Няма мозазаври или други морски влечуги, така че някои ниши бяха заети от морски бозайници (например китове).
7. Значението на изчезването К–Pg
7.1 Потвърждаване на ударните хипотези
Десетилетия наред откритата от Алварес аномалия на иридия предизвикваше спорове, но откриването на кратера Чиксулуб до голяма степен разсея неяснотите: голям удар от астероид може да предизвика внезапни световни кризи. Събитието К–Pg е пример за това как външна космическа сила може рязко да промени „статуквото“ на Земята, пренаписвайки екологичния ред.
7.2 Разбиране на динамиката на масовото изчезване
Данните от границата К–Pg помагат да се разбере селективността на изчезването: по-малките, по-общи видове или начини на живот са оцелели, докато големите и много специализирани са изчезнали. Това е актуално и днес, когато се обсъжда как биологичното разнообразие реагира на бързото увеличаване на климатичните или екологични стресори.
7.3 Културно и научно наследство
„Изчезването на динозаврите“ много се е утвърдило в общественото въображение, превръщайки се в архетипен образ за това как голям метеорит слага край на Мезозоя. Тази история оформя нашето разбиране за крехкостта на планетата – и че бъдеща голяма катастрофа може да представлява подобна заплаха за съвременния живот (макар вероятността в близко бъдеще да е малка).
8. Посоки за бъдещи изследвания и нерешени въпроси
- По-точна хронология: Високоточно датиране за определяне дали изригванията на Декан съвпадат напълно с хоризонта на изчезването.
- Подробно изследване на тафономията: Как местните находища на фосили отразяват продължителността на процеса – внезапен или на няколко фази.
- Глобално затъмнение и пожари: Изследванията на сажди и въгленови отлагания ще помогнат да се уточни периодът на „ударната зима“.
- Пътища на възстановяване: Общностите от палеоцен показват как оцелелите възстановяват екосистемите.
- Биогеографски модели: Имаше ли „убежища“ в определени региони? Зависи ли оцеляването от географската ширина?
9. Заключение
Изчезването в Креда–Палеоген подчертава как външен удар (падане на астероид) и предшестващо геологично напрежение (вулканизмът на Декан) заедно могат да унищожат огромна част от биологичното разнообразие и да изтребят дори доминиращите групи – нептичи динозаври, птерозаври, морски влечуги и много морски безгръбначни. Внезапността подчертава крехкостта на природата пред лицето на интензивни катаклизми. След това изчезване оцелелите бозайници и птици поеха силно променената Земя, отваряйки еволюционни линии, довели до съвременните екосистеми.
Освен палеонтологичното значение, събитието К–Pg резонира и в по-широк контекст – в обсъжданията за заплахите за планетата, климатичните промени и масовите измирания. Разглеждайки доказателствата от глинения слой на границата и кратера Чиксулуб, ние все по-добре разбираме как животът на Земята може едновременно да бъде издръжлив и много уязвим, под въздействието на космически случайности и вътрешни планетарни процеси. Изчезването на динозаврите, макар и биологично трагично, отвори еволюционни пътища към епохата на бозайниците – и в крайна сметка към нас.
Връзки и допълнително четене
- Alvarez, L. W., Alvarez, W., Asaro, F., & Michel, H. V. (1980). „Внеземна причина за измирането в Креда–Третичен период.“ Science, 208, 1095–1108.
- Schulte, P., et al. (2010). „Ударът на астероида Чиксулуб и масовото измиране на границата Креда–Палеоген.“ Science, 327, 1214–1218.
- Hildebrand, A. R., et al. (1991). „Кратерът Чиксулуб: възможен ударен кратер на границата Креда/Третичен период на полуостров Юкатан, Мексико.“ Geology, 19, 867–871.
- Keller, G. (2005). „Въздействия, вулканизъм и масово измиране: случайно съвпадение или причина и следствие?“ Australian Journal of Earth Sciences, 52, 725–757.
- Courtillot, V., & Renne, P. (2003). „За възрастта на събитията с потоци базалти.“ Comptes Rendus Geoscience, 335, 113–140.
- Hull, P. M., et al. (2020). „За въздействието и вулканизма през границата Креда-Палеоген.“ Science, 367, 266–272.