Після вимирання динозаврів у нововідкриті ніші: від малих створінь, схожих на різці, до великих ссавців
Нова ера після динозаврів
Приблизно 66 мільйонів років тому, масове вимирання К–Пг знищило не-пташиних динозаврів, а також морських рептилій, таких як мозазаври, і багато інших груп. Хоча вимирання великих наземних хребетних було катастрофою для мезозойських екосистем, воно звільнило екологічний «простір», який до того був зайнятий ссавцями — довго пригніченими динозаврами — і який вони могли швидко зайняти. У пізньому палеоцені, еоцені та пізніше ці маленькі, відокремлені тварини перетворилися на безліч форм: від гігантських травоїдних (копитних) до верхівкових хижаків (кредонів, пізніше справжніх хижаків), до морських китів і літаючих рукокрилих. Сучасні ссавці є спадщиною цього унікального післякрейдяного розквіту, що ілюструє успіх, заснований на адаптації та інноваціях.
2. Корені мезозойських ссавців
2.1 Ранні ссавці: дрібні та часто нічні
Ссавці виникли приблизно одночасно або трохи раніше за динозаврів у пізньому тріасі (~понад 225 млн років тому). Їхні предки були синапсидами (іноді називаються «ссавцеподібними рептиліями»), а ранні справжні ссавці були невеликими, з прогресивною будовою щелепи та кісток вуха, хутром для збереження тепла та лактацією. Наприклад:
- Morganucodon (~205–210 млн років тому): Базовий mammaliaform, дрібний комахоїд.
- Мультитуберкулати: Дуже успішна група мезозойської епохи, часто порівнювана з гризунами за екоморфними нішею.
Такі тварини співіснували з динозаврами понад 100 млн років, здебільшого займаючи менш значущі нічні або комахоїдні ніші, ймовірно, уникаючи прямої конкуренції з великими денними рептиліями.
2.2 Обмеження мезозою
Більші розміри тіла та ширші ділянки денного активного життя були сильно обмежені домінуванням динозаврів. Багато ссавців залишалися невеликими (від землерийки до розміру кота). Це підтверджують знахідки скам'янілостей, які дуже рідко показують більших мезозойських ссавців. Є винятки (Repenomamus – крейдовий ссавець, що харчувався дитинчатами динозаврів), але вони рідкісні.
3. Вимирання К–Пг: відкривається нова можливість
3.1 Катастрофічні події
Приблизно 66 млн років тому, удар астероїда Чіксулуб і, можливо, посилені виверження Деканських трапів в Індії спричинили глобальні потрясіння: «зиму удару», світові пожежі, кислотні дощі тощо. Не-пташині динозаври, птерозаври, великі морські рептилії та багато безхребетних груп вимерли. Менші, гнучкі організми – птахи, дрібні рептилії, амфібії та ссавці – мали більші шанси на виживання після катастрофи. Спочатку світ відчував нестачу ресурсів, тому адаптація стала ключовою.
3.2 Вцілілі ссавці
Вцілілі ссавці, ймовірно, характеризувалися:
- Малим тілом: Менші абсолютні потреби в їжі.
- Гнучке харчування: комахоїдні або всеїдні могли користуватися тимчасовими ресурсами.
- Безпечні звички приховування: будівництво печер або гнізд захищало від крайнощів навколишнього середовища.
Після того, як найсильніший кліматичний стрес минув, для цих вцілілих ліній відкрився світ без великих конкурентів – ідеал для швидкої радіації.
4. Ранній палеоцен: радіація ссавців
4.1 Палеоценовий «вибух»
Палеоцен (66–56 млн р.) відзначився різким стрибком у розмірі, різноманітності та чисельності ссавців:
- Мультитуберкулати продовжували процвітати як гризунам подібні травоїдні/всеїдні.
- Нові лінії плацентарних і хвостатих ссавців розширювалися, включаючи спеціалізованих плодоїдних, хижаків, комахоїдних.
- Кондилартри (архаїчні копитні) з'явилися, пізніше еволюціонуючи у сучасних копитних.
- Цимолести або «палеоценові хижаки» займали ніші дрібних хижаків.
Окрім динозаврів, ссавці зайняли вільні ніші: середніх і великих травоїдних, хижаків, лазячих або літаючих форм. Місця знахідок скам'янілостей, такі як басейн Бігорно у Північній Америці, свідчать про велику кількість залишків ранньопалеоценових ссавців, що відображають перехідні екосистеми, які відновлювалися після вимирання [1], [2].
4.2 Клімат і рослинність
Теплий клімат палеоцену з відновленими лісами на місці зруйнованої мезозойської флори забезпечував багато джерел їжі. Ангіосперми (квіткові рослини), поширені ще в пізній крейді, давали плоди та насіння для нових раціонів ссавців. Тим часом комахи також відновлювалися, підтримуючи розквіт комахоїдних. Так формувалися все складніші спільноти ссавців.
5. Еоцен і подальша різноманітність
5.1 «Друга» фаза еволюції ссавців
Еоцен (~56–34 млн р.) період, коли ссавці ще більше спеціалізувалися:
- Копитні (унгуляти): розділилися на парнокопитних (артиодактилі) та непарнокопитних (перисодактилі).
- Примати продовжували розвиватися з пристосуваннями до життя на деревах (адапіформи, омомії).
- Ранні хижі ссавці (міациди) та інші лінії хижаків почали змінювати або витісняти старіші палеоценові хижі групи (наприклад, креадонів).
У багатьох лініях розмір тіла збільшувався. Деякі предки китоподібних (пакицетиди) на початку еоцену перейшли з суші у воду, зрештою ставши повністю морськими китоподібними. Екологічні системи ставали все складнішими, нагадуючи багато сучасних скупчень ссавців.
5.2 PETM (Палеоцен–Еоценовий термічний максимум)
PETM (~56 млн р.) – це короткочасне різке потепління, ймовірно, спричинило міграції та еволюційні зміни у ссавців. Багато ліній, ймовірно, з’являються у викопних записах Північної півкулі, прибувши з півдня. Пластичність ссавців – яку посилювала ендотермія – дозволила їм краще пристосуватися до таких кліматичних крайнощів, які, можливо, не витримали б інші групи.
6. Інновації пристосування та звільнені ніші
6.1 Стрибок у розмірі тіла
Однією з найяскравіших рис посткрейдових ссавців була швидка зміна розміру тіла. До середнього еоцену деякі травоїдні (наприклад, бронтотерії чи великі перисодактилі) відповідали розміру менших динозаврів. Явище «правила Купа» (Cope’s Rule), що еволюція має тенденцію збільшувати середній розмір, частково пояснює, як із зникненням динозаврів з’явилися вільні екологічні ніші для великих ссавців.
6.2 Складні соціальні/поведінкові стратегії
Ссавці розвинули передову батьківську опіку, можливі соціальні групи та різноманітні харчові спеціалізації. Ендотермія дозволила діяти вночі або в холодніших умовах. Деякі лінії (наприклад, гризуни) чудово пристосувалися – швидке розмноження, пластичні дієти, що замінили ніші дрібних динозаврів або великих рептилій.
6.3 Вихід у повітря та воду
Кажани (ряд Chiroptera) перейшли до справжнього польоту – функції, яку раніше виконували птерозаври. Тим часом нові родини морських ссавців (кити, сирени) перейшли від суші до моря, замінивши мезозойські ніші морських рептилій як великих океанських хижаків/живильників. У кожній сфері – в повітрі, на землі, у морі – ссавці зайняли міцні позиції, більше не пригнічені динозаврами чи морськими рептиліями.
7. Найважливіші лінії після K–Pg
7.1 Ряди плацентарних
Сучасні ряди плацентарних ссавців (примати, хижі, парнокопитні, гризуни тощо) походять від розширень палеоцен–еоцену. Філогеномні дослідження показують, що основні гілки відокремилися біля або після межі K–Pg, хоча щодо точної дати тривають дискусії. Деякі лінії, можливо, почали розходитися ще в пізній крейді, але справді розпалися після вимирання [3], [4].
7.2 Стерблінні
Стерблінні в ранньому кайнозої процвітали особливо в Південній Америці та Австралії – на цих ізольованих континентах. Їх поширення в Північній Америці історично було обмеженим до пізніших міграцій. Подія K–Pg, можливо, була «хворобою» вирівнюючим фактором, тимчасово дозволивши стерблінним розширюватися, перш ніж плацентарні здобули перевагу на більшості територій.
7.3 Захід мультитуберкулатів
Мультитуберкулати – успішні «гризуноподібні» мезозойські ссавці – вижили до палеоцену, але поступово зникали, їх витіснили справжні гризуни (з'явилися в еоцені) та інші розвинені плацентарні. Це свідчить, що частина мезозойських збережених груп зрештою поступилася місцем новим кладами, що виникли після перемоги в конкуренції.
8. Дані та джерела викопних решток
8.1 Важливі палеоценові місця знахідок
Такі регіони, як басейн Віллістон, басейн Сан-Чуано та басейн Парижа, мають багато викопних решток ссавців палеоцену. Кожен слід розкриває відновлення екосистем після кризи K–Pg із проміжними формами, що поєднують мезозойські залишки та сучасні порядки. Дрібні особливості черепів і зубів показують, як швидко розділилася дієта – одні пристосувалися до твердої рослинності, інші – до м’ясоїдності чи всеїдності.
8.2 Еоценові «Lagerstätten»
Messel (Німеччина), Green River (Вайомінг, США) та Fayum (Єгипет) – це місця знахідок еоценового періоду, що зберегли викопні рештки ссавців у надзвичайному стані (іноді навіть хутра, вмісту шлунка). Вони свідчать про приклади ранніх коней, приматів, рукокрилих, перехідних форм китів та їхніх розкішних екосистем.
8.3 Молекулярна філогенетика
Окрім викопних решток, молекулярні годинники, засновані на ДНК сучасних ссавців, допомагають визначити дати розгалуження. Хоча часові шкали викопних і молекулярних досліджень іноді не збігаються, обидва показують, що велика хвиля різноманітності ссавців відбулася після межі K–Pg, коли ці лінії «звільнилися» від обмежень крейдяного світу.
9. Чому ссавці виникли?
9.1 Екологічні та біологічні фактори
- Малий, всеїдний або комахоїдний спосіб життя: краще пережили катаклізм K–Pg, ніж великі спеціалізовані.
- Ендотермія та хутро: дозволили регулювати тепло навіть під час «ядерної зими».
- Стратегії розмноження: довша батьківська опіка, лактація, можливо, швидша зміна поколінь, сприятлива для адаптації.
Ці риси надали ссавцям переваги після K–Pg, дозволяючи швидко зайняти вільні ніші, коли світ стабілізувався.
9.2 Морфологічна пластичність
Ссавці характеризуються гнучкими формами тіла: вертикальна постава, зубна система, що складається з різних типів зубів (корінні, ікла, різці), а також адаптовані типи кінцівок. Без динозаврів як великих травоїдних / хижаків вони могли вільно розширюватися в нові морфологічні межі – від великих травоїдних до верхівкових хижаків, що лазять, літаючих або водних спеціалістів.
10. Значення для історії життя на Землі
10.1 Основи сучасних фаун
Виникнення ссавців Spartus у палеогеновому періоді заклало основу сучасним наземним екосистемам – Примати зрештою створили мавп і людей, Хижаки – котів і собак, Артіодактилі – великої рогатої худоби та оленів тощо. Морські ссавці зайняли ніші мезозойських морських рептилій, розвинулися кити, тюлені тощо. По суті, кінець динозаврів визначив світ, яким ми його знаємо, керований ссавцями.
10.2 Закономірності поствимирання
Спостерігаючи, як ссавці зросли після K–Pg, ми розуміємо загальну модель, коли життя відновлюється після масових вимирань. Виживші опортуністи еволюціонують у різні морфологічні «експерименти». Через мільйони років ці лінії формують нові стабільні екосистеми. Якби не космічне зіткнення, великі динозаври, можливо, досі панували б, назавжди обмежуючи розвиток ссавців.
10.3 Уроки для сучасного біологічного різноманіття
Зі зміною клімату Землі та екосистем під впливом людської діяльності, вимирання K–Pg підкреслює важливість раптових потрясінь, кліматичних стресів і адаптивних можливостей певних груп. Ссавці прижилися в новому середовищі лише тоді, коли вимирання усунуло великих конкурентів. Сучасна екологічна криза також може «надати шанс» несподіваним переможцям (інвазивним або всеїдним видам), коли спеціалізовані зникають. Вивчаючи поствимирання відновлення, ми розуміємо, як швидко може перебудовуватися біорізноманіття – і якими несподіваними можуть бути наслідки.
Висновок
Підйом ссавців після K–Pg вимирання є одним із найважливіших перетворень в історії Землі. Ссавці, довго перебуваючи в тіні динозаврів, скористалися можливістю зайняти вільні ніші і за досить короткий час розвинули форми, що охоплюють масштаб від розміру землерийки до гігантів, порівнянних із носорогами. У подальші періоди вони ще більше диференціювалися на приматів, хижаків, копитних, рукокрилих, морських китів тощо, створюючи сучасний світ ссавців.
Хоча динозаври залишаються іконічними символами доісторії, їх загибель створила умови для нашого – ссавців – успіху, підкреслюючи парадокс: що трагічне вимирання може стимулювати нову хвилю інновацій. Через викопний запис, морфологічні зміни та молекулярні дані палеонтологи розкривають динамічну історію, як крихітні, часто нічні мезозойські ссавці стали творцями нового кайнозойського світу – показуючи, як великі потрясіння можуть перебудувати еволюційний ландшафт, відкриваючи двері до несподіваних перемог.
Nuorodos ir tolesnis skaitymas
- Alroy, J. (1999). «Фосильний запис ссавців Північної Америки: докази палеоценової еволюційної радіації.» Systematic Biology, 48, 107–118.
- Rose, K. D. (2006). Початок епохи ссавців. Johns Hopkins University Press.
- O’Leary, M. A., et al. (2013). «Предок плацентарних ссавців і пост–K–Pg радіація плацентарних.» Science, 339, 662–667.
- Beck, R. M. D., & Lee, M. S. Y. (2014). «Стародавні дати чи прискорені темпи? Морфологічні годинники та давність плацентарних ссавців.» Proceedings of the Royal Society B, 281, 20141278.