От изчезването на динозаврите до новооткритите ниши: от малки същества, наподобяващи хищници, до големи бозайници
Нова ера след динозаврите
Преди 66 милиона години, масовото изчезване К–Pg унищожи небозайковите динозаври, както и морските влечуги като мозазаврите и много други групи. Въпреки че изчезването на големите сухоземни гръбначни беше катастрофа за мезозойските екосистеми, то освободи екологично „пространство“, което до тогава беше изместено от бозайниците — дълго потискани от динозаврите — и те можеха бързо да го заемат. През по-късния палеоцен, еоцен и след това тези малки, отделени животни се развиха в множество форми: от гигантски тревопасни (копитни) до върхови хищници (кредони, по-късно истински хищници), до морски китове и летящи прилепи. Съвременните бозайници са наследство на това изключително следкредно разпространение, илюстриращо успех, основан на адаптация и иновации.
2. Корени на мезозойските бозайници
2.1 Ранни бозайници: малки и често нощни
Бозайниците произхождат приблизително по същото време или малко преди динозаврите късния триас (~преди 225+ млн. години). Техните предци бяха синапсиди (понякога наричани „бозайникови влечуги“), а ранните истински бозайници бяха малки, с усъвършенствана челюстна и слухова костна структура, козина за задържане на топлина и лактация. Например:
- Morganucodon (~205–210 млн. г.): Базален mammaliaform, дребен насекомояден.
- Мултитуберкулати: Много успешна група през мезозоя, често сравнявана с гризачите по екологични ниши.
Тези животни коекзистираха с динозаврите повече от 100 млн. години, като заемат главно по-слабо значими нощни или насекомоядни ниши, вероятно избягвайки директна конкуренция с големите дневни влечуги.
2.2 Ограничения на мезозоя
По-големите размери на тялото и по-широките дневни активности бяха силно ограничени от доминацията на динозаврите. Много бозайници останаха малки (от размерите на врабче до котка). Това се потвърждава от фосилни находки, които много рядко показват по-големи мезозойски бозайници. Има изключения (Repenomamus – креден бозайник, който се храни с динозавърски малки), но те са редки.
3. Изчезването К–Pg: нова възможност се разкрива
3.1 Катастрофални събития
Преди 66 млн. години, ударът на астероида Чиксулуб и вероятно засилените изригвания на Деканските капани в Индия предизвикаха планетарни сътресения: „зима на удара“, световни пожари, киселинен дъжд и др. Небозайчните динозаври, птерозаврите, големите морски влечуги и много безгръбначни групи изчезнаха. По-малките, гъвкави организми – птици, дребни влечуги, земноводни и бозайници – имаха по-големи шансове за оцеляване след катастрофата. Първоначално светът страдаше от недостиг на ресурси, затова адаптацията стана съществена.
3.2 Оцелели бозайници
Оцелелите бозайници вероятно са се отличавали с:
- Малки тела: По-малки абсолютни хранителни нужди.
- Гъвкаво хранене: Насекомоядните или всеядните можеха да използват временни ресурси.
- Навици за безопасно укриване: Създаването на пещери или гнезда ги предпазваше от крайности на околната среда.
След като най-сериозният климатичен стрес отмина, на тези оцелели линии се откри свят без големи конкуренти – идеален за бърза радиация.
4. Ранен палеоцен: радиация на бозайниците
4.1 Палеоценов „взрив“
Палеоцен (66–56 млн. г.) беше период на значителен скок в размера, разнообразието и изобилието на бозайниците:
- Мултитуберкулати продължиха да процъфтяват като гризоподобни тревопасни/всеядни.
- Нови линии на плацентни и свързани бозайници се разпространиха, включващи специализирани плодоядни, хищници, насекомоядни.
- Кондиларти (архаични копитни) се появиха, по-късно еволюирайки в съвременните копитни.
- Цимолести или „палеоценови хищници“ заеха ниши на дребни хищници.
Освен динозаврите, бозайниците се утвърдиха в свободни ниши: средно-големи и големи тревопасни, хищници, катерачи или летящи форми. Местности с фосили, като басейна Бигорно в Северна Америка, показват изобилие от останки на ранни палеоценови бозайници, отразяващи преходни екосистеми, възстановяващи се след изчезването [1], [2].
4.2 Климат и растителност
Топлите палеоценови климатични условия с възстановяващи се гори на мястото на разрушената мезозойска растителност осигуриха много хранителни източници. Ангиоспермите (цъфтящи растения), разпространени още в късната креда, предоставяха плодове и семена за новите диети на бозайниците. Междувременно насекомите също се възстановиха, поддържайки разцвета на насекомоядните. Така се формираха все по-сложни общности на бозайниците.
5. Еоцен и по-нататъшно разнообразие
5.1 „Втората“ фаза на еволюцията на бозайниците
Еоцен (~56–34 млн. г.) периодът бозайниците се специализираха още повече:
- Копитни (унгулати): разделиха се на артодактилни (четирикопитни) и перисодактилни (нечетирикопитни).
- Приматите продължиха да се развиват с адаптации за живот на дърветата (адапиформи, омомии).
- Ранните хищни бозайници (миациди) и други хищни линии започнаха да променят или изместват по-старите палеоценови хищни групи (напр. креадоните).
При много линии размерът на тялото се увеличаваше. Някои предци на китовете (пакицетиди) в началото на еоцена преминаха от сушата към водата, в крайна сметка превръщайки се в напълно морски китоподобни. Екологичните структури станаха все по-сложни, напомняйки много от съвременните групи бозайници.
5.2 PETM (Палеоцен–Еоцен термичен максимум)
PETM (~56 млн. г.) – краткотрайно рязко затопляне, вероятно довело до миграции и еволюционни промени при бозайниците. Много линии вероятно се появяват в северното полукълбо, пристигнали от юг. Пластичността на бозайниците – подсилена от ендотермията – им позволила по-добре да се адаптират към такива климатични крайности, които може би други групи не биха издържали.
6. Нововъведения в адаптацията и освободени ниши
6.1 Скок в размера на тялото
Една от най-ярките характеристики на посткредните бозайници била бързата промяна в размерите на тялото. До средния еоцен някои тревопасни (напр. брантотерии или големи перисодактилни) достигали размери, сравними с по-малки динозаври. Явлението „Правилото на Коуп“ (Cope’s Rule), според което еволюцията има тенденция да увеличава средния размер, отчасти обяснява как с изчезването на динозаврите се появили свободни екологични ниши за големи бозайници.
6.2 Сложни социални/поведенчески стратегии
Бозайниците развили усъвършенствана родителска грижа, възможни социални групи и разнообразни хранителни специализации. Ендотермията позволила активност през нощта или в по-хладни среди. Някои линии (напр. гризачи) се адаптирали отлично – бързо размножаване, пластични диети, заменили ниши на малки динозаври или големи влечуги.
6.3 Стъпки към въздуха и водата
Прилепите (ред Chiroptera) поели към истински полет – функция, която преди това изпълнявали птерозаврите. Междувременно нови родове морски бозайници (китове, сирени) преминали от сушата към морето, заменяйки мезозойските морски влечуги като големи океански хищници/потребители. Във всяка среда – въздух, земя, море – бозайниците заели стабилни позиции, вече не засенчвани от динозаври или морски влечуги.
7. Най-важните линии след K–Pg
7.1 Редове на плацентните
Настоящите редове на плацентните бозайници (примати, хищници, копитни, гризачи и др.) произлизат от разширенията през палеоцен–еоцен. Филогеномни изследвания показват, че основните клонове се разделили около или след границата K–Pg, въпреки че точната дата е предмет на дискусии. Някои линии може да са започнали да се различават още в късната креда, но наистина се разпръснали след изчезването [3], [4].
7.2 Стерблини
Стерблините в ранния кайнозой процъфтявали особено в Южна Америка и Австралия – на тези изолирани континенти. Разпространението им в Северна Америка исторически било ограничено до по-късни миграции. Събитието K–Pg вероятно е било „болестен" изравнителен фактор, временно позволяващ разширяване на стерблините, преди плацентните да спечелят преимущество в повечето територии.
7.3 Залезът на мултитуберкулатите
Мултитуберкулати – успешни „гризачни" мезозойски бозайници – оцелели до палеоцена, но постепенно изчезнали, изместени от истинските гризачи (появили се в еоцена) и други развити плацентни. Това показва, че част от мезозойските оцелели групи в крайна сметка отстъпили място на нови клонове, появили се след победата в конкуренцията.
8. Данни и източници за фосили
8.1 Важни палеоценови находища
Региони като басейн Уилистън, басейн Сан Хуан и басейн Париж имат много фосили на бозайници от палеоцена. Всеки отпечатък разкрива възстановяването на екосистемите след кризата К–Пг, с междинни форми, свързващи мезозойските останки и по-модерните разреди. Дребни черти на черепи и зъби показват как диетата бързо се раздели – някои се адаптираха към твърда растителност, други – към месоядство или всеядство.
8.2 Еоценови „Lagerstätten“
Месел (Германия), Грийн Ривър (Уайоминг, САЩ) и Файум (Египет) са находища от еоценовия период, запазили изключително състояние на фосили на бозайници (понякога и останки от козина, съдържание на стомаха). Те свидетелстват за примери на ранни коне, примати, прилепи, преходни форми на китове и техните богати екосистеми.
8.3 Молекулярна филогенетика
Освен фосили, молекулярните часовници, базирани на ДНК на съвременните бозайници, помагат да се определят датите на разклоняване. Въпреки че времевите скали на фосилните и молекулярните изследвания понякога не съвпадат, и двете показват, че голямата вълна от разнообразие на бозайниците се е случила след К–Пг границата, когато тези линии бяха „освободени“ от ограниченията на кредния свят.
9. Защо възникнаха бозайниците?
9.1 Екологични и биологични фактори
- Малък, всеяден или насекомояден начин на съществуване: по-добре преживяха катаклизма К–Пг в сравнение с големите специализирани.
- Ендотермия и козина: Позволиха регулиране на топлината дори при „ядрена зима“.
- Стратегии за размножаване: По-дълга родителска грижа, лактация, вероятно по-бърза смяна на поколенията, благоприятна за адаптация.
Тези черти дадоха на бозайниците предимства след К–Пг, позволявайки им бързо да заемат свободни ниши, когато светът се стабилизира.
9.2 Морфологична пластичност
Бозайниците се отличават с гъвкави телесни форми: изправена стойка, зъбна система, съставена от различни типове зъби (кътници, кучешки, резци) и адаптирани типове крайници. Без динозаврите като големи тревопасни/хищници, те можеха необезпокоявани да се разширят в нови морфологични граници – от големи тревопасни до върхови хищници, катерачи, летящи или водни специалисти.
10. Значение за историята на живота на Земята
10.1 Основата на съвременните фауни
Възходът на бозайниците през палеогена положи основата на съвременните сухоземни екосистеми – Примати в крайна сметка създадоха маймуни и хора, Хищници – котки и кучета, Артиодактилни – добитък и елени и т.н. Морските бозайници заеха нишите на мезозойските морски влечуги, развиха се китове, тюлени и др. По същество краят на динозаврите доведе до познатия ни свят, доминиран от бозайници.
10.2 Закономерности след изчезването
Наблюдавайки как бозайниците се развиха след K–Pg, разбираме общия модел, при който животът се възстановява след масови изчезвания. Оцелелите опортюнисти еволюират в различни морфологични „експерименти“. След милиони години тези линии се оформят в нови стабилни екосистеми. Ако не беше този космически сблъсък, големите динозаври може би все още щяха да доминират, завинаги ограничавайки развитието на бозайниците.
10.3 Уроци за съвременното биологично разнообразие
С променящия се климат и екосистеми на Земята под въздействието на човешката дейност, K–Pg изчезването подчертава колко важни са внезапните сътресения, климатичните стресове и възможностите за адаптация на определени групи. Бозайниците се утвърдиха в новата среда едва след като изчезването премахна големите конкуренти. Настоящата екологична криза също може да „даде шанс“ на неочаквани победители (инвазивни или всеядни видове), докато специализираните изчезват. Изследвайки възстановяването след изчезването, разбираме колко бързо може да се пренареди биоразнообразието – и колко неочаквани могат да бъдат последиците.
Заключение
Възходът на бозайниците след K–Pg изчезването е една от най-важните трансформации в историята на Земята. Бозайниците, дълго време в сянката на динозаврите, се възползваха от възможността да се разпространят в свободни ниши и за сравнително кратко време развиха форми, обхващащи размери от колибри до гиганти, сравними с носорози. През по-късните периоди те се диференцираха още повече в примати, хищници, копитни, прилепи, морски китове и др., създавайки съвременния свят на бозайниците.
Въпреки че динозаврите остават емблематични символи на праисторията, тяхната гибел създаде условия за успеха на нас – бозайниците, подчертавайки парадокса: че трагичното изчезване може да стимулира нова вълна от иновации. Чрез фосилния запис, морфологичните промени и молекулярните данни палеонтолозите разкриват динамична история за това как малките, често нощни мезозойски бозайници станаха създатели на новия кайнозойски свят – показвайки как големите сътресения могат да пренаредят еволюционния пейзаж, отваряйки врати за неочаквани победи.
Nuorodos ir tolesnis skaitymas
- Alroy, J. (1999). „Фосилният запис на северноамериканските бозайници: доказателства за палеоценова еволюционна радиация.“ Systematic Biology, 48, 107–118.
- Rose, K. D. (2006). Началото на епохата на бозайниците. Johns Hopkins University Press.
- O’Leary, M. A., et al. (2013). „Предшественикът на плацентните бозайници и пост–K–Pg радиацията на плаценталите.“ Science, 339, 662–667.
- Beck, R. M. D., & Lee, M. S. Y. (2014). „Древни дати или ускорени темпове? Морфологични часовници и древността на плацентните бозайници.“ Proceedings of the Royal Society B, 281, 20141278.