Удар астероида и вулканическая активность, приведшие к гибели нептичных динозавров
Конец эпохи
Более 150 миллионов лет динозавры доминировали в наземных экосистемах, а в морях процветали такие рептилии, как мозазавры, плезиозавры, а в небе – птерозавры. Этот долгий мезозойский успех внезапно прервался около 66 миллионов лет назад, на границе мел–палеоген (K–Pg) (ранее называемой «K–T»). В течение довольно короткого геологического интервала вымерли нептичьи динозавры, крупные морские рептилии, аммониты и многие другие виды. Выжившие группы – птицы (птичьи динозавры), млекопитающие, некоторые рептилии и избранные части морской фауны – унаследовали сильно изменившийся мир.
В центре этого вымирания K–Pg находится удар Чиксулуба – катастрофическое столкновение астероида или кометы диаметром около 10–15 км в районе современного полуострова Юкатан. Геологические данные ярко подтверждают это космическое событие как основную причину, хотя вулканические извержения (так называемые Деканские трапы в Индии) добавили дополнительное напряжение из-за парниковых газов и изменения климата. Это сочетание стихий привело к концу многих мезозойских линий и стало пятым крупным массовым вымиранием. Понимая это событие, мы можем видеть, как внезапные, широкомасштабные потрясения могут прервать даже, казалось бы, непобедимое экологическое господство.
2. Мир Крейды до удара
2.1 Климат и биота
Поздний мел (~100–66 млн лет) характеризовался сравнительно тёплым климатом, высокий уровень моря затопил внутренние части континентов, образовав мелководные эпиконтинентальные моря. Покрытосеменные (цветковые растения) процветали, создавая разнообразные наземные биотопы. В фаунах динозавров были:
- Тероподы: Тираннозавры, дромеозавры, абелизавры.
- Орнитисхии: Гадрозавры («утиноносые»), цератопсы (Трицератопс), анкилозавры, пахицефалозавры.
- Завроподы: Титанозавры, особенно на южных континентах.
В морях мосазавры доминировали как верховные хищники вместе с плезиозаврами, а аммониты (головоногие) были многочисленны. Птицы уже диверсифицировались, млекопитающие занимали довольно небольшие ниши. Экосистемы казались стабильными и жизнеспособными вплоть до границы K–Pg.
2.2 Вулканизм Деканских траппов и другие стрессоры
В позднем меловом периоде на индийском субконтиненте начались гигантские извержения Деканских траппов. Эти базальтовые потоки выделяли CO2, диоксид серы, аэрозоли, возможно, нагревая или закисляя окружающую среду. Хотя этого, вероятно, было недостаточно для вызова вымирания, это могло ослабить экосистемы или оказывать постепенное климатическое воздействие, подготавливая почву для чего-то более драматичного [1], [2].
3. Удар Чиксулуба: доказательства и механизм
3.1 Открытие иридиевой аномалии
В 1980 г. Луис Альварес с соавторами обнаружил богатый иридием слой глины на границе K–Pg в Губии (Италия) и в других местах. Поскольку количество иридия в земной коре невелико, но он встречается в метеоритах в больших количествах, они предположили, что крупный удар стал причиной этого вымирания. Этот слой также характеризовался другими индикаторами удара:
- Ударный кварц (англ. shocked quartz).
- Микротекти́ты (маленькие стеклянные сферы, образующиеся при испарении пород).
- Высокая концентрация элементов платиновой группы (например, осмий, иридий).
3.2 Местоположение кратера: Чиксулуб, Юкатан
Позднейшие геофизические исследования обнаружили кратер диаметром ~180 км (кратер Чиксулуб) под полуостровом Юкатан в Мексике. Он точно соответствует удару астероида/кометы диаметром ~10–15 км: имеются признаки ударной метаморфозы, гравитационные аномалии, буровые скважины выявляют разрушенные слои пород. Радиометрическое датирование этих пород совпадает с границей K–Pg (~66 млн лет), окончательно доказывая связь кратера с вымиранием [3], [4].
3.3 Динамика удара
При столкновении выделилась кинетическая энергия, эквивалентная миллиардам атомных бомб:
- Ударная волна и выброс: Пары пород и расплавленные осколки поднялись до верхних слоев атмосферы, возможно, осев по всему миру.
- Пожары и тепловая волна: Глобальные пожары могли быть вызваны вновь возвращающимися выбросами или перегретым воздухом.
- Обилие пыли и аэрозолей: Мелкие частицы затемняли солнечный свет, резко снижая фотосинтез в течение нескольких месяцев или лет «зимы удара».
- Кислотные дожди: При испарении ангидрита или карбонатных пород выделялись сера и CO2, вызывая воздействие кислотных осадков и климатические нарушения.
Сочетание этих кратковременных эффектов темноты/холода и долгосрочных последствий парникового эффекта нанесло масштабный ущерб наземным и морским экосистемам.
4. Биологический удар и селективные вымирания
4.1 Потери на суше: не-птичьи динозавры и др.
Не-птичьи динозавры, от верховных хищников, например, Tyrannosaurus rex, до гигантских травоядных, например, Triceratops, вымерли полностью. Птерозавры также вымерли. Многие мелкие наземные животные, зависящие от крупных растений или стабильных экосистем, понесли большие потери. Тем не менее, некоторые линии выжили:
- Птицы (птичьи динозавры) — возможно, выжили благодаря меньшему размеру, семенному питанию и более гибкой диете.
- Млекопитающие: также пострадали, но восстановились быстрее и быстро эволюционировали в более крупные формы в палеогене.
- Крокодилы, черепахи, амфибии: водным/полуводным группам также удалось выжить.
4.2 Морские вымирания
В океанах вымерли мозазавры и плезиозавры, а также множество беспозвоночных:
- Аммониты (долгоживущие головоногие) вымерли, хотя наутилусы сохранились.
- Планктонные фораминиферы и другие группы микрофоссилий сильно пострадали, важные в морских пищевых сетях.
- Кораллы и двустворчатые пережили частичные или локальные вымирания, но некоторые роды восстановились.
Во время «зимы удара» упавшее первичное производство, вероятно, привело к голодной смерти морских пищевых сетей. Виды, менее зависящие от постоянного производства или способные питаться детритом, выживали лучше.
4.3 Модели выживания
Мелкие, более общие (генералистские) виды, способные гибко питаться или адаптироваться, чаще выживали, тогда как крупные или очень специализированные существа вымерли. Такая селективность по размеру / экологической специализации может указывать на то, что сочетание сильных изменений окружающей среды (темнота, пожары, парниковый эффект) разрушило всю устоявшуюся цепочку.
5. Роль вулканизма Деканских трапов
5.1 Совпадение по времени
Деканские трапы в Индии извержения оставляют обширные базальтовые слои, датируемые границей К–Пг, выбросившие огромные количества CO2 и серы. Некоторые учёные считают, что этого могло быть достаточно для крупных экологических кризисов, возможно, в форме потепления или закисления. Другие считают, что этот вулканизм стал серьёзным стрессором, но основной «смертельный удар» нанес космический объект Чиксулуба.
5.2 Гипотеза общих эффектов
Часто утверждается, что Земля уже была «напряжена» из-за извержений Декана – с возможным потеплением или частичными нарушениями экосистем – когда удар Чиксулуба окончательно всё разрушил. Такая модель взаимодействия объясняет, почему вымирание было столь тотальным: несколько факторов вместе превзошли устойчивость экосистем. [5], [6].
6. Последствия: новая эра млекопитающих и птиц
6.1 Мир палеогена
Группы, пережившие границу K–Pg, быстро распространялись в палеоценовую эпоху (~66–56 млн лет назад):
- Млекопитающие расширялись в свободные ниши, ранее занятые динозаврами, переходя от мелких, возможно ночных форм к разнообразным по размеру.
- Птицы диверсифицировались, занимая ниши от нелетающих наземных птиц до специализированных водных форм.
- Рептилии – крокодилы, черепахи, амфибии и ящерицы – выжили или диверсифицировались в новых свободных средах обитания.
Таким образом, событие K–Pg действовало как эволюционная «перезагрузка», похожая на другие случаи массовых вымираний. Через вновь сформированные экосистемы развивались основы современной наземной биоты.
6.2 Долгосрочные тенденции климата и разнообразия
В палеогене климат Земли постепенно охлаждался (после кратковременного палеоцен-эоценового термического максимума), что способствовало дальнейшему развитию млекопитающих, в конечном итоге появились приматы, копытные, хищники. Одновременно морские экосистемы перестраивались – формировались современные коралловые рифовые системы, происходила радиация телеостей и появление китообразных в эоцене. Мозазавров и других морских рептилий уже нет, поэтому некоторые ниши заняли морские млекопитающие (например, киты).
7. Значение вымирания K–Pg
7.1 Подтверждение гипотезы удара
Десятилетиями обнаруженная Альваресом аномалия иридия вызывала споры, но обнаружение кратера Чиксулуб во многом развеяло неясности: сильный удар астероида может вызвать резкие глобальные кризисы. Событие K–Pg является примером того, как внешняя космическая сила может внезапно изменить «статус-кво» Земли, переписав экологический порядок.
7.2 Понимание динамики массового вымирания
Данные границы K–Pg помогают понять селективность вымирания: более мелкие, более обобщённые виды или образ жизни выжили, а крупные и сильно специализированные исчезли. Это актуально и сегодня при рассмотрении того, как биологическое разнообразие реагирует на быстрый рост климатических или экологических стрессоров.
7.3 Культурное и научное наследие
«Вымирание динозавров» прочно закрепилось в общественном сознании, став архетипическим образом того, как крупный метеорит завершает мезозойскую эру. Эта история формирует наше понимание хрупкости планеты – и того, что будущие крупные столкновения могут представлять аналогичную угрозу для современной жизни (хотя вероятность в ближайшее время невелика).
8. Направления будущих исследований и нерешённые вопросы
- Более точная хронология: Высокоточное датирование для определения, совпадали ли извержения Декана полностью с горизонтом вымирания.
- Подробное исследование тафономии: Как местные залежи ископаемых отражают продолжительность процесса — внезапного или многофазного.
- Глобальное затемнение и пожары: Исследования сажи и углеродных отложений помогут уточнить период «зимы удара».
- Пути восстановления: Сообщества палеоцена показывают, как выжившие восстанавливали экосистемы.
- Биогеографические модели: Были ли определённые регионы «убежищами»? Зависело ли выживание от широты?
9. Заключение
Вымирание в мелово-палеогеновом периоде показывает, как внешний удар (падение астероида) и предшествующее геологическое напряжение (вулканизм Декана) совместными усилиями способны уничтожить огромную часть биологического разнообразия и погубить даже доминирующие группы — нептичьих динозавров, птерозавров, морских рептилий и многих морских беспозвоночных. Внезапность подчеркивает хрупкость природы перед лицом интенсивных катаклизмов. После этого вымирания выжившие млекопитающие и птицы заняли сильно изменившуюся Землю, открывая эволюционные линии, приведшие к современным экосистемам.
Помимо палеонтологического значения, событие K–Pg резонирует и в более широком контексте — обсуждения угроз планете, климатических изменений и массовых вымираний. Изучая доказательства глины границы и кратера Чиксулуб, мы всё лучше понимаем, как жизнь на Земле может одновременно быть и выносливой, и очень уязвимой, подверженной космическим случайностям и внутренним процессам планеты. Гибель динозавров, хотя и трагична с биологической точки зрения, открыла эволюционные пути для эры млекопитающих — и в конечном итоге для нас.
Nuorodos ir tolesnis skaitymas
- Alvarez, L. W., Alvarez, W., Asaro, F., & Michel, H. V. (1980). «Внеземная причина вымирания на границе мела и третичного периода.» Science, 208, 1095–1108.
- Schulte, P., et al. (2010). «Астероидный удар в Чиксулубе и массовое вымирание на границе мела и палеогена.» Science, 327, 1214–1218.
- Hildebrand, A. R., et al. (1991). «Кратер Чиксулуб: возможный ударный кратер на границе мела и третичного периода на полуострове Юкатан, Мексика.» Geology, 19, 867–871.
- Keller, G. (2005). «Удары, вулканизм и массовое вымирание: случайное совпадение или причина и следствие?» Australian Journal of Earth Sciences, 52, 725–757.
- Courtillot, V., & Renne, P. (2003). «О возрасте событий излияния базальтов.» Comptes Rendus Geoscience, 335, 113–140.
- Hull, P. M., et al. (2020). «О воздействии и вулканизме на границе мелового и палеогенового периодов.» Science, 367, 266–272.