Мел-палеогеновое вымирание
Linas JuozėnasПоделиться
Астероид.
Затемненный
мир.Меловое–
палеогеновое вымирание
Удар, произошедший около 66 миллионов лет назад, изменил окружающую среду Земли. Следы столкновения сохранились в горных породах. Окаменелости показывают, как по-разному отреагировала жизнь.
Граница между меловым и палеогеновым периодами.[3]
Диаметр погребенного кратера Чиксулуб у северного побережья Юкатана.[2]
Часто приводимая оценка доли видов, вымерших во всем мире в ходе этого вымирания.[16]
Столкновение было лишь началом
Астероид упал в мелководное море там, где сегодня находится мексиканский полуостров Юкатан. Непосредственный ущерб был огромным. Глобальный кризис распространился через атмосферу, климат и пищевые сети.
Это событие положило конец существованию нептичьих динозавров и многих других эволюционных линий. Птицы — сохранившаяся ветвь динозавров. Млекопитающие также пережили это пограничное событие, но до последующего разнообразия их групп произошли значительные потери.[10][11][13]
Чтобы понять это вымирание, нужно связать данные трех разных типов: физические следы удара, вызванные им изменения окружающей среды, а также неодинаковое вымирание организмов и их возвращение.
Улики, скрытые в горных породах
В 1980 году Луис Альварес, Уолтер Альварес, Фрэнк Асаро и Хелен Мишель сообщили о необычно высокой концентрации иридия в отложениях конца мелового периода. Их образцы были взяты в Италии, Дании и Новой Зеландии. Поскольку в земной коре иридия мало, а во внеземном веществе его больше, они выдвинули гипотезу, что удар распространил этот металл по всей планете.[1]
Исследователи связали пограничные отложения с погребенной ударной структурой Чиксулуб. Геофизические наблюдения, керны пробуренных пород и сравнения с выброшенным из кратера материалом объединили разрозненные подсказки.[2]
Повышенная концентрация иридия
Химическая подсказка о веществе внеземного происхождения, рассматриваемая вместе с физическими свидетельствами.[1]
Ударно-деформированный кварц
Кварц, деформированный под высоким давлением, сохраняющий микроскопические следы удара. Они отличаются от свидетельств плавления.[2]
Капли расплава
Расплавленные капли, выброшенные при ударе, остыли и превратились в сферулы. Выбросы — это вещество, выброшенное из места удара.[2]
Объяснение подтверждается совпадением химических данных, текстур минералов, крупного кратера и хронологии. Каждое свидетельство отвечает на отдельную часть одного и того же вопроса.
Почему в старых источниках её называют границей «K–T»?
Прежнее название объединяло мел и «третичный период». Теперь следующий период называется палеогеном, поэтому используют обозначение K–Pg. Буква K — общепринятое сокращение мела. В более старых статьях можно встретить возраст около 65 или 65,5 миллиона лет; сейчас эту границу часто округляют до 66 миллионов лет назад.
Удар и первые сутки
Диаметр ударившего тела составлял около 10 километров. Столкновение выбросило и раздробило породы, образовало расплав и гигантский кратер. Прибывшее тело было намного меньше созданной им структуры.[1][2]
В исследовании 2024 года сравнили изотопы рутения в пограничном слое и метеоритах. Результаты указывают на происхождение из вещества углистого типа астероида, сформировавшегося за пределами Юпитера. Это химическое происхождение не раскрывает точную орбиту астероида непосредственно перед столкновением с Землёй.[4]
Бурение структуры Чиксулуба позволило получить необычно мощную последовательность отложений, образовавшихся в результате удара. Исследователи интерпретировали примерно 130 метров ударных отложений как накопившихся в течение первых суток. Эта последовательность фиксирует обрушение кратера, возвращение морской воды, оседание отложений и перенос материала, связанный с цунами.[5]
Обугленные стволы в отложениях Нижней Калифорнии, связанных с ударом, свидетельствуют о пожарах примерно в 2 500 километрах от Чиксулуба. Масштаб пожаров, механизмы возгорания и время их возникновения всё ещё изучаются. Доказательства широкого распространения горения не означают, что сгорели все леса Земли.[6]
Кратер свидетельствует об исключительном региональном опустошении. Чтобы объяснить глобальное вымирание, нужно проследить дальнейшую судьбу вещества, попавшего в атмосферу.
Как распространялся кризис
Мелкая каменная пыль, сажа и сульфатные аэрозоли могли оставаться в воздухе, когда более крупные обломки уже упали. Уменьшая количество солнечного света на поверхности, эти частицы вызвали похолодание и нарушили фотосинтез. Этот период обычно называют ударной зимой.[7][8]
Меньше поступающего света
Рассеянное в воздухе вещество поглощало или рассеивало солнечный свет, меняя количество энергии, достигавшей поверхности Земли.
Снижение биологической продуктивности
Растения и фотосинтезирующий планктон столкнулись с условиями, которые резко снизили их способность создавать новое органическое вещество.
Состав атмосферы имеет значение
В исследовании 2023 года для климатического моделирования использовали измеренный размер частиц пыли в отложениях пограничного слоя. Мелкая силикатная пыль продлила период похолодания и, как показало моделирование, почти на два года существенно подавляла фотосинтез. Эта продолжительность является результатом моделирования, интерпретация которого зависит от оценок количества частиц и атмосферных процессов.[7]
Исследование изотопов серы 2025 года показало, что при ударе выделилось гораздо меньше серы, чем предполагалось в широко используемом более раннем моделировании. Это позволяет предположить, что вклад серы в похолодание был меньше. Исследователи продолжают уточнять общую оценку воздействия пыли, серы и сажи.[8]
Изменился и химический состав океана
Изотопы бора в мелких окаменевших раковинах свидетельствуют о быстром закислении поверхностного слоя океана после удара. Изменение химического состава ещё больше затруднило выживание морских организмов, в том числе формировавших раковины из карбоната кальция.[9]
Биологическая продуктивность морей нарушилась, а перенос углерода в океанские глубины изменился. Данные свидетельствуют о значительном, но неравномерном снижении продуктивности, однако из них не следует, что жизнь в океане полностью исчезла. Сохранившиеся сообщества и последующее восстановление различались в разных регионах.[9][16]
Потери на суше и в море
Часто упоминаемая оценка, согласно которой вымерло примерно три четверти видов, отражает масштаб этого события. Эта оценка касается вымирания видов, а не числа погибших отдельных организмов. Ни один процентный показатель не описывает все континенты, среды обитания или ветви древа жизни.[16]
| Группа | Итог | О чём важно помнить |
|---|---|---|
| Нептичьи динозавры | Полностью вымерли | Птицы — это динозавры, поэтому их необходимо отличать от вымерших ветвей динозавров. |
| Птерозавры | Полностью вымерли | Эти летающие рептилии были родственниками динозавров, а не птицами. |
| Мозазавры и плезиозавры | Полностью вымерли | Это были отдельные группы морских рептилий, а не морские динозавры. |
| Аммониты | Вымерли | Вымирание этой группы головоногих не означало, что вымерли все моллюски. |
| Птицы | Некоторые эволюционные линии сохранились | Многие другие вымерли; от выживших произошли современные птицы.[11] |
| Млекопитающие | Выжили, но понесли большие потери | Даже в сохранившейся крупной группе организмов может быть множество вымерших видов.[13] |
| Морской планктон | Крупные потери и перестройка | Изменения в основе пищевых сетей повлияли и на морскую экологию, и на круговорот углерода.[9] |
Пострадали и места обитания. Остатки растений свидетельствуют о широкомасштабном разрушении лесов, из-за чего изменились условия убежища и пищевые ресурсы для животных, зависевших от деревьев. Массовое вымирание не только приводит к исчезновению видов, но и меняет связи между организмами.[11]
Проблема выживания
Птицы: пища и среда обитания могли иметь значение
Реконструкции экологии ранних птиц позволяют предположить, что сохранившиеся линии современных птиц, как правило, не зависели от жизни на деревьях. Вместе с доказательствами коллапса лесов это подтверждает предположение, что зависимость от деревьев стала недостатком. Это по-прежнему гипотеза, проверяемая по окаменелостям и реконструкциям образа жизни предков.[11]
Согласно другой гипотезе, семена служили пищей, когда не хватало свежей растительности и других ресурсов. Исследования мелких птицеподобных динозавров позволили предположить, что питание семенами помогло выжить некоторым беззубым птицам. Это не доказывает, что все выжившие питались семенами, и не означает, что беззубый клюв был достаточной защитой.[12]
Млекопитающие: выживание далось дорогой ценой
В одном исследовании в Северной Америке установили, что из 59 видов млекопитающих в выборке границу пережили лишь четыре – около 93 % видов в этом наборе данных не сохранились. У широко распространённых и многочисленных видов было больше шансов выжить. Результат относится к региону, а редкие виды особенно легко не заметить в летописи окаменелостей.[13]
Универсального рецепта выживания не было
Размер тела, рацион, среда обитания и распространение – возможные объяснения выживания. Их влияние нужно проверять на конкретных группах: погибли и мелкие пернатые динозавры, и многие мелкие млекопитающие. Полезный признак ничего не гарантировал.[12][13]
Какую роль играли вулканы?
Деканские трапы – остатки колоссальных извержений на территории современной Индии. Этот вулканизм происходил примерно в конце мелового периода и высвобождал газы, способные влиять на климат. Углекислый газ может вызывать потепление, а аэрозоли, образовавшиеся из серы, – кратковременные эпизоды похолодания.[14][15]
2024 m. paskelbtame tyrime nagrinėti sausumos temperatūros įrašai iš vakarinių JAV. Jame nustatytas trumpas atvėsimo epizodas maždaug 30 000 metų iki ribos, interpretuotas kaip atsakas į sulfatinius aerozolius, susidariusius iš vulkaninės sieros emisijų per didelį išsiveržimų impulsą. Tuose įrašuose temperatūra atsikūrė dar iki išnykimo ribos.[15]
Šie įrodymai rodo, kodėl pasaulio iki smūgio nereikėtų vaizduoti kaip klimatiškai nekintančio. Jie taip pat parodo laiko svarbą: aplinkos pokyčius iki ribos ir staigų išnykimą ties riba reikia tirti atskirai.
Стоит изучать влияние вулканизма на климат, а также его воздействие на экосистемы до и после столкновения. Чтобы признать убедительные доказательства того, что Чиксулуб вызвал массовое вымирание, не обязательно окончательно определять точный вклад вулканизма. Не доказано, что для вымирания была необходима последовательность «первого удара» вулканизма, за которым последовал «финальный удар» астероида.
Несколько сроков восстановления
Место может быть вновь заселено ещё до того, как в нём сформируется разнообразное сообщество. Биологическая продукция может восстановиться, хотя пищевые сети и движение углерода в экосистеме остаются изменёнными. Поэтому для слова «восстановление» нужно чёткое определение.
За несколько лет
Данные керна кратера позволяют предположить, что организмы вернулись вскоре после удара. Даже ударный бассейн не остался необитаемым навсегда.[16]
~30 000 лет
В том же исследовании была реконструирована высокопродуктивная морская экосистема, существовавшая к тому времени. Восстановление продуктивности не означает возвращения прежних видов или сообщества.[16]
Миллионы лет
Следующая запись отделяет восстановление морского углеродного насоса от более позднего возвращения экологического разнообразия, определяемого признаками планктона.[17]
Это результаты измерений в трёх конкретных морских отложениях, а не три даты в универсальном графике восстановления.
Функции и разнообразие могут восстанавливаться по-разному
Исследование Южной Атлантики показало, что перенос углерода в глубоководные слои океана восстановился примерно через 1,8 миллиона лет после вымирания. Диапазон экологических признаков изученных сообществ планктона восстановился гораздо позже – примерно через 4,3 миллиона лет после вымирания. Эти различающиеся оценки показывают, насколько неодинаково могут восстанавливаться разные части экосистемы.[17]
Выжившие на суше оказались в изменившихся сообществах
Исследование млекопитающих Северной Америки показало, что после масштабного вымирания местное разнообразие быстро восстановилось – примерно за 300 000 лет. Это восстановление означало появление меняющейся фауны, а не возвращение вымерших видов.[13]
Дальнейшее освоение млекопитающими новых размеров тела и экологических ниш рассматривается в следующем разделе – Возвышение млекопитающих.
Что ещё остаётся невыясненным?
Связь между ударом Чиксулуба и вымиранием на мелово-палеогеновой границе подтверждается несколькими видами доказательств. Открытые вопросы теперь в основном касаются деталей: какие неблагоприятные факторы окружающей среды были наиболее сильными, где они действовали и как конкретные организмы их пережили.
Климатическая модель позволяет проверить, к каким последствиям приводят предположения о размере частиц, количестве газов и циркуляции атмосферы. Ископаемые сообщества позволяют проверить, соответствует ли предсказанное экологическое воздействие тому, что произошло в действительности. Более точные измерения могут изменить реконструированную оценку суровости вызванной ударом зимы, не опровергая самих свидетельств удара.
Разрешающая способность данных по ископаемым также неодинакова. Последняя известная окаменелость вида может быть старше времени его фактического вымирания, а наиболее хорошо изученный регион нельзя автоматически считать отражением всей планеты. Чтобы понять и вымирание, и выживание, необходим более широкий охват выборки.
После этого мир уже стал другим
Удар Чиксулуба связывает мгновение катастрофы планетарного масштаба с гораздо более долгой экологической историей. Столкновение произошло внезапно; его последствия распространились по живым системам и продолжали ощущаться в сообществах, сформировавшихся позднее.
Вымершие виды не вернулись. Сохранившиеся эволюционные ветви разнообразились в изменившихся условиях окружающей среды, породив новые связи и возможности. Граница K–Pg свидетельствует и о масштабах потерь, и о начале новой главы в истории Земли.
Источники и дополнительная литература
Научные статьи и ресурсы учреждений проверены в сентябре 2026 года. Указанный возраст и оценки масштабов вымирания приблизительны; результаты моделей и данные о региональном восстановлении обозначены в тексте соответствующим образом.
- Альварес и др. (1980) — Внеземная причина мел-палеогенового вымиранияДанные об иридии, на основании которых была выдвинута гипотеза об астероидном ударе.
- Кринг, Институт Луны и планет (без даты) — Открытие места паденияКак минералы, подвергшиеся ударному давлению, стеклянные сферулы и геофизические данные связывают Чиксулуб с пограничным слоем.
- Renne и др. (2013) — Временная шкала ключевых событий на границе мела и палеогенаРадиометрическое датирование позволяет проверить время удара и вымирания.
- Fischer-Gödde и др. (2024) — Изотопы рутения показывают, что ударное тело Чиксулуба было углеродистым астероидомДанные по изотопам позволяют определить состав ударного тела и область ранней Солнечной системы, в которой сформировалось его вещество.
- Gulick и др. (2019) — Первый день кайнозояКерны, извлеченные при бурении кратера, сохранили подробную запись об обрушении, возвращении морской воды, накоплении осадков и пожарах.
- Santa Catharina и др. (2022) — Время и причины лесных пожаров на границе мела и палеогенаОбугленные деревья и отложения цунами позволяют определить время пожаров в Нижней Калифорнии.
- Senel и др. (2023) — Зима, вызванная ударом Чиксулуба и поддерживаемая мелкой силикатной пыльюИзмерения отложений и климатическое моделирование позволяют проверить, как мелкая пыль могла продлить похолодание и подавить фотосинтез.
- Rodiouchkina и др. (2025) — Меньший вклад серы в массовое вымирание, связанное с ударом ЧиксулубаГеохимические оценки позволяют предположить, что серы высвободилось меньше, чем предсказывала широко применявшаяся ранее модель.
- Henehan и др. (2019) — Закисление океана и восстановление углеродного цикла после удара ЧиксулубаДанные по изотопам бора свидетельствуют о быстром закислении, снижении первичной продуктивности и нарушении переноса углерода в глубины океана.
- Schulte и др. (2010) — Удар астероида Чиксулуб и массовое вымирание на границе мела и палеогенаОбзорная работа связывает данные о глобальном распространении выброшенного при ударе вещества, время вымирания и его экологическую избирательность.
- Field и др. (2018) — Крах лесов и выживание предков современных птицПроверяется гипотеза о том, что масштабное уничтожение лесов способствовало эволюционным линиям птиц, меньше зависевшим от деревьев.
- Larson и др. (2016) — Зубы динозавров, похожих на птиц, и гипотеза о выживании благодаря питанию семенамиДанные о зубах свидетельствуют о внезапном вымирании, а употребление семян рассматривается как возможное преимущество некоторых сохранившихся эволюционных линий птиц.
- Longrich и др. (2016) — Значительные потери среди млекопитающих и быстрое восстановление в Северной АмерикеРассматриваются масштабы регионального вымирания, восстановление и влияние редкости видов на формирование выборок ископаемых.
- Hull и др. (2020) — О столкновении и вулканизме на границе мелового и палеогенового периодовДанные о температуре сопоставляются с моделированием углеродного цикла, чтобы отделить изменения климата, вызванные вулканизмом, от события вымирания.
- O’Connor и др. (2024) — Вулканическое похолодание перед массовым вымираниемДанные из двух мест на западе США указывают на кратковременный эпизод похолодания и восстановление температуры ещё до границы K–Pg.
- Lowery и др. (2018) — Быстрое восстановление жизни в месте удара, вызвавшего массовое вымирание в конце мелового периодаДанные кернов из кратера позволяют отделить раннее возвращение морской жизни от более позднего формирования высокой продуктивности.
- Birch и др. (2021) — Функционирование экосистем после вымирания K/Pg: расхождение между морским углеродным насосом и разнообразиемДанные из Южной Атлантики показывают, что функция углеродного насоса восстановилась раньше, чем несколько экологических характеристик планктона.
Продолжить изучение истории Земли
- Ранняя Земля и возникновение жизни
- Аккреция и дифференциация Земли
- От девона до карбона: первые леса и земноводные
- Эпоха рептилий: динозавры и морские рептилии
- Массовые вымирания и смена фауны
- Столкновения астероидов и комет
- Мел-палеогеновое вымирание · Вы здесь
- Расцвет млекопитающих
- Эволюция приматов
- Происхождение человека и Homo sapiens
- Культурная и технологическая эволюция
- Антропоцен: влияние человека на Землю