Asteroīda trieciens un vulkāniskā aktivitāte, kas izraisīja neputnojošo dinozauru izmiršanu
Eras beigas
Vairāk nekā 150 miljonus gadu dinozauri dominēja sauszemes ekosistēmās, bet jūrās plauka tādi rāpuļi kā mosasauriji, pleziozauri, un debesīs – pterozauri. Šī ilggadējā Mezozoja laikmeta veiksme pēkšņi beidzās pirms 66 miljoniem gadu, pie Cretaceous–Paleogeno (K–Pg) robežas (agrāk saukta par „K–T“). Ļoti īsā ģeoloģiskā periodā izzuda neputnojošie dinozauri, lieli jūras rāpuļi, amonīti un daudzas citas sugas. Pārdzīvojušās grupas – putni (putnojošie dinozauri), zīdītāji, daži rāpuļi un atlasītas jūras faunas daļas – mantoja būtiski mainīto pasauli.
Šī K–Pg izzušanas centrā ir Čiksulubo trieciens – katastrofāls aptuveni 10–15 km diametra asteroīda vai komētas sadursme pašreizējā Jukatānas pussalas reģionā. Ģeoloģiskie dati skaidri apstiprina šo kosmisko notikumu kā galveno cēloni, lai gan vulkāniskās izvirdumi (t.s. Dekana trapu Indijā) radīja papildu spriedzi siltumnīcefekta gāzu un klimata pārmaiņu dēļ. Šī stihiju kombinācija izraisīja daudzu Mezozoja laikmeta dzīvnieku grupu izzušanu, kļūstot par piekto lielo masu izmiršanu. Izprotot šo notikumu, mēs varam redzēt, kā straujas, plaša mēroga satricinājumi var pārtraukt pat, šķietami, nepārvaramu ekoloģisko dominanci.
2. Kreidas pirms trieciena
2.1 Klimats un biota
Vēlā kreida (~100–66 milj. gadu) laikā Zeme bija salīdzinoši silta, augsts jūras līmenis applūdināja kontinentu iekšējās daļas, veidojot seklas epikontinentālas jūras. Angiospermas (ziedošie augi) uzplauka, radot dažādas sauszemes dzīvotnes. Dinozauru faunās bija:
- Teropodi: Tiranosauriji, dromaeosauriji, abelizauriji.
- Ornitiski: Hadrozauri („pīlesknābji“), ceratopsi (Triceratops), ankilozauri, pahicefalozauri.
- Sauropodi: Titanosauriji, īpaši dienvidu kontinentos.
Jūrās mosazauriji valdīja kā augstākie plēsēji kopā ar pleziozauriem, bet amonīti (galvakoņi) bija daudzskaitlīgi. Putni jau bija diversificējušies, zīdītāji ieņēma diezgan mazas nišas. Ekosistēmas izskatījās stabilas un dzīvotspējīgas līdz pat K–Pg robežai.
2.2 Dekanas trapu vulkāniskā darbība un citi stresori
Vēlā kreidā Indijas subkontinentā sākās milzīgi Dekanas trapu izvirdumi. Šie bazalta plūdi izdalīja CO2, sēra dioksīdu, aerosolus, iespējams, sildot vai skābinot vidi. Lai gan tas vien, iespējams, nebija pietiekami, lai izraisītu izmiršanu, tas varēja vājināt ekosistēmas vai radīt pakāpenisku klimata ietekmi, gatavojoties kaut kam vēl drastiskākam [1], [2].
3. Čiksulubas trieciens: pierādījumi un mehānisms
3.1 Irīdija anomāliju atklāšana
1980. gadā Luiss Alvarezs ar līdzautoriem atklāja irīdija bagātu māla slāni pie K–Pg robežas Gubijā (Itālijā) un citās vietās. Tā kā irīdija daudzums Zemes garozā ir neliels, bet meteorītos tas ir bagātāks, viņi ierosināja, ka liels trieciens bija šī izmiršanas cēlonis. Šo slāni raksturoja arī citi trieciena rādītāji:
- Trieciena kvarcs (angļu val. shocked quartz).
- Mikrotektīti (mazas stikla sfēras, kas veidojas iežu iztvaikošanas laikā).
- Augsta platīna grupas elementu koncentrācija (piemēram, osmijs, irīdijs).
3.2 Krātera atrašanās vieta: Čiksuluba, Jukatāna
Vēlāki ģeofizikālie pētījumi atklāja aptuveni 180 km diametra krāteri (Čiksulubu krāteri) zem Jukatānas pussalas Meksikā. Tas precīzi atbilst aptuveni 10–15 km diametra asteroīda/komētas triecienam: ir trieciena metamorfozes pazīmes, gravitācijas anomālijas, urbumi atklāj iznīcināto iežu slāņus. Šo iežu radiometriskā datēšana sakrīt ar K–Pg robežu (~66 milj. gadu), tā galīgi pierādot krātera un izmiršanas saistību [3], [4].
3.3 Trieciena dinamika
Sadursmes laikā kinētiskā enerģija, kas atbilst miljardiem kodolbumbu, tika atbrīvota:
- Trieciena vilnis un izmeši: Iežu tvaiki un šķīstošas šķembas pacēlās līdz augstākajiem atmosfēras slāņiem, iespējams, izkliedējoties visā pasaulē.
- Ugunsgrēks un karstuma vilnis: Vispasaules ugunsgrēkus varēja izraisīt atkal atgriezušās izmešu daļiņas vai pārkarsējis gaiss.
- Putekļu un aerosolu daudzums: Smalkas daļiņas aptumšoja Saules gaismu, strauji samazinot fotosintēzi vairāku mēnešu vai gadu "trieciena ziemas" laikā.
- Skābs lietus: Anhidrita vai karbonātu iztvaikošanas laikā izdalījās sērs un CO2, izraisot skābu nokrišņu ietekmi un klimata traucējumus.
Šo īslaicīgo tumsas/aukstuma un ilgtermiņa siltumnīcas efektu kombinācija radīja plaša mēroga bojājumus sauszemes un jūras ekosistēmām.
4. Bioloģiskais trieciens un selektīvas izzušanas
4.1 Sauszemes zaudējumi: ne-putnveidīgie dinozauri un citi
Ne-putnveidīgie dinozauri, no augšējiem plēsējiem, piemēram, Tyrannosaurus rex, līdz milzīgiem zālēdājiem, piemēram, Triceratops, pilnībā izzuda. Pterozauri arī izmiruši. Daudzi mazāki sauszemes dzīvnieki, kas bija atkarīgi no lieliem augiem vai stabilām ekosistēmām, piedzīvoja lielus zaudējumus. Tomēr dažas līnijas saglabājās:
- Putni (putnveidīgie dinozauri) – iespējams, izdzīvoja mazāka izmēra, sēklu barības un elastīgākas diētas dēļ.
- Zīdītāji: arī cieta, bet atguvās ātrāk un ātri evolucionēja lielākās formās paleogēnā.
- Krokodili, bruņurupuči, abinieki: ūdens/pusūdens grupām arī izdevās izdzīvot.
4.2 Jūras izzušana
Okeānos izzuda mosasauriji un pleziozauri, kā arī daudzi bezmugurkaulnieki:
- Ammonīti (ilgdzīvotāji galvaskāji) izzuda, lai gan nautili saglabājās.
- Planktoniskās foraminifēras un citas mikrofosiliju grupas smagi cieta, svarīgas jūras barošanas tīklos.
- Koraļļi un divspārņi piedzīvoja daļēju vai vietēju izzušanu, bet dažas dzimtas atguvās.
"Trieciena ziemas" laikā samazinātā primārā ražošana, visticamāk, iznīcināja jūras barošanas tīklus badā. Sugas, kas mazāk bija atkarīgas no pastāvīgas ražošanas vai varēja baroties ar detritu, izdzīvoja labāk.
4.3 Izturības modeļi
Mazākas, vispārīgākas (ģeneralistiskas) sugas, kas varēja elastīgi baroties vai pielāgoties, biežāk izdzīvoja, bet lielie vai ļoti specializētie radījumi izzuda. Šāda lieluma / ekoloģiskās specializācijas "selektivitāte" var liecināt, ka pārāk spēcīgu vides pārmaiņu (tumsa, ugunsgrēki, siltumnīca) kombinācija izjauca visu iepriekšējo ķēdi.
5. Dekano trapu vulkanisma loma
5.1 Laika sakritība
Dekano trapu Indijā izvirdumi atstāj plašas bazalta kārtas, datētas ap K–Pg robežu, izdalot milzīgus CO2 un sēra daudzumus. Daži zinātnieki uzskata, ka tikai tas varēja izraisīt lielas vides krīzes, iespējams, sasilšanas vai skābuma veidā. Citi uzskata, ka šis vulkanisms bija liels stressors, bet galveno "nāvējošo triecienu" nodarīja Čiksulubo kosmiskais ķermenis.
5.2 Kopējo efektu hipotēze
Bieži tiek apgalvots, ka Zeme jau bija "saspringta" Dekānas izvirdumu dēļ – ar iespējamu sasilšanu vai daļēju ekosistēmu traucējumu – kad Čiksulubo trieciens visu galīgi iznīcināja. Šāda mijiedarbības modeļa izskaidro, kāpēc izmiršana bija tik pilnīga: vairāki faktori kopā pārspēja ekosistēmu noturību [5], [6].
6. Sekas: Jauns zīdītāju un putnu laikmets
6.1 Paleogēna pasaule
Pēc K–Pg robežas saglabājušās grupas strauji izplatījās paleocēna periodā (~66–56 miljoni gadu):
- Zīdītāji paplašinājās brīvajās nišās, ko iepriekš aizņēma dinozauri, no maziem, iespējams nakts dzīvniekiem, pārejot uz dažāda izmēra formām.
- Putni izzaroja, aizņemot nišas no nelidojošiem zemes putniem līdz ūdens specializētām formām.
- Rāpuļi – krokodili, bruņurupuči, abinieki un ķirzaciņas – saglabājās vai diversificējās jaunajās brīvajās dzīvotnēs.
Tātad K–Pg notikums darbojās kā evolūcijas "pārlāde", līdzīga citiem masveida izmiršanas gadījumiem. Caur jaunizveidotajām ekosistēmām attīstījās mūsdienu sauszemes biotas pamati.
6.2 Ilgtermiņa klimata un daudzveidības tendences
Paleogēnā Zemes klimats pakāpeniski atdzisa (pēc īslaicīga Paleocēna–Eocēna termiskā maksimuma), kas veicināja tālāku zīdītāju attīstību, galu galā parādījās primāti, dzīvnieki ar ragiem, plēsēji. Tajā pašā laikā jūras ekosistēmas pārkārtojās – mūsdienu koraļļu rifu sistēmas, teleostu zivju radiācija un vaļu parādīšanās Eocēnā. Nav mosazauru vai citu jūras rāpuļu, tāpēc dažas nišas aizņēma jūras zīdītāji (piemēram, vaļi).
7. K–Pg izmiršanas nozīme
7.1 Trieciens hipotēžu apstiprinājums
Gadu desmitiem Alvaresa atklātā irīdija anomālija izraisīja diskusijas, bet Čiksulubo krātera atklāšana lielā mērā izkliedēja neskaidrības: liels asteroīda trieciens var izraisīt straujas globālas krīzes. K–Pg notikums ir piemērs tam, kā ārēja kosmiskā spēka ietekme var strauji mainīt Zemes "status quo", pārrakstot ekoloģisko kārtību.
7.2 Masveida izmiršanas dinamikas izpratne
K–Pg robežas dati palīdz izprast izmiršanas selektivitāti: mazākas, vispārīgākas sugas vai dzīves veidi saglabājās, bet lielas un ļoti specializētas izzuda. Tas ir aktuāli arī šodien, apsverot, kā bioloģiskā daudzveidība reaģē uz strauju klimata vai vides stresoru pieaugumu.
7.3 Kultūras un zinātniskā mantojuma nozīme
„Dinozauru izmiršana" ļoti iesakņojusies sabiedrības iztēlē, kļūstot par arhetipisku ainu, kā liels meteorīts noslēdz Mezozoju laikmetu. Šī vēsture veido mūsu izpratni par planētas trauslumu – un to, ka nākotnes liels sadursmes notikums varētu radīt līdzīgu draudu mūsdienu dzīvībai (lai gan tuvākās nākotnes iespējamība ir maza).
8. Nākotnes pētījumu virzieni un neatbildētie jautājumi
- Precīzāka hronoloģija: Augstas precizitātes datēšana, lai noteiktu, vai Dekānas izvirdumi pilnībā sakrita ar izmiršanas horizontu.
- Detalizēta tafonomijas izpēte: Kā vietējie fosiliju atradumi atspoguļo procesa ilgumu – vai tas bija pēkšņs, vai vairākfāžu.
- Globāla aptumsuma un ugunsgrēku periods: Sēra un oglekļa nogulumu pētījumi palīdzēs precizēt “trieciena ziemas” laika posmu.
- Atjaunošanās ceļi: Paleocēna kopienas rāda, kā izdzīvojušie atjaunoja ekosistēmas.
- Biogeogrāfiskie modeļi: Vai pastāvēja noteiktu reģionu “patvēruma vietas”? Vai izdzīvošana bija atkarīga no platuma?
9. Secinājums
Kreido–Paleogēna izmiršana izceļ, kā ārējais trieciens (asteroīda krišana) un iepriekšējā ģeoloģiskā spriedze (Dekānas vulkanisms) kopā spēj iznīcināt milzīgu daļu bioloģiskās daudzveidības un nogalināt pat dominējošās grupas – neputnaino dinozaurus, pterozaurus, jūras rāpuļus un daudzus jūras bezmugurkaulniekus. Pēkšņums uzsver dabas trauslumu intensīvu katastrofu priekšā. Pēc šīs izmiršanas izdzīvojušie zīdītāji un putni pārņēma būtiski mainīto Zemi, atverot evolūcijas līnijas, kas noveda līdz mūsdienu ekosistēmām.
Blakus paleontoloģiskajai nozīmei K–Pg notikums rezonē arī plašākā mērogā – planētas draudu, klimata pārmaiņu un masu izmiršanu apspriedēs. Izpētot robežas māla un Čiksuluba krātera pierādījumus, mēs arvien labāk saprotam, kā Zemes dzīvība vienlaikus var būt gan izturīga, gan ļoti trausla, ietekmēta gan kosmiskām nejaušībām, gan planētas iekšējiem procesiem. Dinozauru iznīcība, lai gan bioloģiski traģiska, atvēra evolūcijas ceļus Zīdītāju laikmetam – un galu galā mums.
Nuorodos ir tolesnis skaitymas
- Alvarez, L. W., Alvarez, W., Asaro, F., & Michel, H. V. (1980). “Ārpuszemes cēlonis Kretācijas–Tercērijas izmiršanai.” Science, 208, 1095–1108.
- Schulte, P., et al. (2010). “Čiksuluba asteroīda trieciens un masu izmiršana Kretācijas–Paleogēna robežā.” Science, 327, 1214–1218.
- Hildebrand, A. R., et al. (1991). “Čiksulubas krāteris: iespējamais Kretācijas/Tercērijas robežas ietekmes krāteris Jukatānas pussalā, Meksikā.” Geology, 19, 867–871.
- Keller, G. (2005). “Ietekmes, vulkanisms un masu izmiršana: nejauša sakritība vai cēlonis un sekas?” Australian Journal of Earth Sciences, 52, 725–757.
- Courtillot, V., & Renne, P. (2003). “Par plūdu bazalta notikumu vecumu.” Comptes Rendus Geoscience, 335, 113–140.
- Hull, P. M., et al. (2020). “Par ietekmi un vulkanismu Kretācijas-Paleogēna robežā.” Science, 367, 266–272.