Недавно в «Троицком варианте» состоялась дискуссия о вымирании динозавров. К сожалению, мы не пригласили участвовать в ней Александра Маркова, не предполагая, что эта тема для него интересна. В ответ Александр прочел обстоятельнейшую пятичасовую лекцию из двух частей, где он анализирует огромное количество материала и расставляет точки над «i». Мы с помощью Александра подготовили выжимку из этой лекции и публикуем ее в продолжение дискуссии.
Недавно состоялись публичные диспуты по поводу причин вымирания динозавров, которые, по моему мнению оставили у публики не совсем верные представления о том, что происходит в этой области науки. Попробуем разобраться с фактами и идеями на этот счет.
Прежде всего, надо знать, когда что происходило. На рис. 1 — фрагмент геохронологической шкалы, охватывающий период почти от начала мелового периода до миоцена. Последний век мелового периода — маастрихт, длившийся 6,1 млн лет, первый век палеогенового периода — датский, даний, он длился 4,4 млн лет. Между ними проходит очень важная граница, важная потому, что на ней произошло массовое вымирание, массовая смена биоты.
Примерно за 35–45 млн лет до этого рубежа (показано скобочкой) на суше произошла радикальная смена растительности: размножились цветковые растения, сильно потеснив голосеменных. Радикальная смена флоры привела к радикальной смене насекомых и наземных позвоночных.
1. Массовые вымирания: общие сведения
Разговоры о массовых вымираниях начались после того, как появились глобальные палеонтологические базы данных. Первую и лучшую базу данных создал известный палеонтолог Джек Сепкоски. Он буквально несколько десятилетий просидел в библиотеках (в 1970–1980-е годы Интернета еще не было) и собрал огромную базу данных по морской фауне — 36 тыс. родов, для каждого указано время появления и время вымирания.
Кривая на рис. 2 — так называемая кривая Сепкоски. По вертикали — число родов, по горизонтали — время, весь фанерозой, 540 млн лет. На рисунке видны резкие провалы, самых глубоких — пять. Их назвали массовыми вымираниями. Нас интересует пятое — на рубеже мела и кайнозоя.
Это только море. Данные по морским организмам гораздо более полные и надежные, чем по наземным организмам.
2. Причины массовых вымираний
(Экзогенные (импактные) и эндогенные (экологические) гипотезы)
Показано, что многие крупные вымирания совпадают во времени с «внешними» (внебиотическими) воздействиями: резкими изменениями климата и уровня моря, периодами усиленного вулканизма (образованием трапповых провинций, когда изливаются огромные объемы лавы, покрывающие огромную площадь километровым слоем), падением астероидов.
В некоторых случаях есть основания предполагать «внутренние», биотические причины кризиса («Млекопитающие размножились и съели детенышей динозавров, которые и без того были в упадке из-за смены растительности»; «Деревья разрыхлили корнями грунт, усилился смыв биогенных элементов в море, что привело к эвтрофикации, аноксии и заморам».
Последнее — одно из объяснений позднедевонского вымирания, как раз в то время рыбы и вышли на сушу, поскольку в воде было нечем дышать — это одна из гипотез.
Или наоборот: «Цветковые скрепили корнями грунт, уменьшился смыв биогенных элементов в море, фитопланктон зачах, все умерли с голоду» и т. п.).
Многим хочется найти одну-единственную «главную» причину, да еще и общую для всех вымираний. Некая логика в этом есть — мы видим повторяющиеся события, почему бы не приписать им общую причину? Это было бы очень удобно (мы любим, когда всё просто и красиво), но мир устроен не так.
Может быть, массовые вымирания происходят, когда сразу несколько «неприятных случайностей» совпадут во времени?
На рубеже мела и палеогена происходило, можно сказать, всё сразу:
- трапповый вулканизм (Деканские траппы в Индии);
- упал Чикшулубский астероид, на редкость крупный (кратер 180 км в диаметре, следующий по размеру за последний миллиард лет — 100 км), причем упал очень неудачно: в мелкое море с несколькими километрами карбонатных отложений, богатых серой. Вся эта дрянь поднялась в атмосферу, что привело к печальным последствиям;
- к тому же он ухитрился упасть точно напротив района траппового вулканизма. Там, в антиподе, фокусируется сейсмическая ударная волна от импакта, что могло усилить трапповый вулканизм;
- кроме того, предположительно был назревавший с середины мела «внутренний» биотический кризис из-за смены флоры;
- в маастрихте и дании были похолодания и регрессии (падения уровня моря). Правда, они бывают часто.
Экологические гипотезы
Помимо катастрофических высказываются и экологические гипотезы вымирания динозавров. В недавних публичных дискуссиях на эту тему в ТрВ-Наука, в «Ученые против мифов» и в АРХЭ один спорщик был за экологические гипотезы, другой — за астероидную или вулканическую. Возникло впечатление, что экологические гипотезы наравне обсуждаются в научной литературе. На самом деле нет. В последние лет двадцать (а за десять лет — тотально) в научной литературе об экологических гипотезах нет ни слуху ни духу. Тем не менее такие гипотезы были. В российской научной и научно-популярной прессе упоминаются некоторые из них, например роль млекопитающих.
В те времена существовала очень успешная боковая ветвь млекопитающих — многобугорчатые, первый вариант грызунов. Они сильно расплодились и стали отличной кормовой базой для хищных млекопитающих, специализирующихся на мелкой четвероногой добыче, каковой были и детеныши динозавров. Это подтверждается находкой хищника (триконодонта) с косточками детеныша динозавра в желудке. Но это ранний мел. Гипотеза красивая, но подтверждений у нее практически нет.
3. Великое вымирание на рубеже мел — палеоген
Для начала глянем на великое вымирание с высоты птичьего полета — как оно отражается в глобальных палеонтологических базах данных. В свое время мы в Палеонтологическом институте сами собирали базы данных. Где-то в середине 1990-х я специально съездил в Чикаго, чтобы встретиться с Джеком Сепкоски, и мы обменялись трехдюймовыми дискеточками. На моей была пиновская база данных, а на его дискетке — та самая его знаменитая база. Сейчас она доступна в Интернете.
Я построил по ней некоторое количество графиков.
На левом графике (рис. 3) — скорость вымирания на родовом уровне морской фауны: животные плюс протисты за вычетом одноклеточных водорослей. Точки идут с шагом около трех миллионов лет — точнее датировать не удается. Лучшая точность достижима только в уникальных локальных разрезах, но не для глобальных данных. Резкий спад на рисунке соответствует мел-палеогеновому рубежу. Цветочек я поместил там, где была экспансия цветковых.
Разница между красной и зеленой кривыми в том, что первая — датировки с точностью до яруса, вторая — с точностью до подъяруса. Итак, чем лучше датировка, тем резче пик вымирания на рубеже. Причем вымирание ударило по всем группам одновременно.
На правом графике (рис. 4) — то же самое для всей имеющейся континентальной биоты. Континентальная ископаемая летопись принципиально хуже морской: датировки менее точны, полнота летописи на порядок ниже, данные более грубы. Соответственно, мы можем ожидать более сильного эффекта размазывания мгновенных событий. Британский палеонтолог Майкл Бентон создал базу данных The Fossil Record. В отличие от базы данных по морской фауне Джека Сепкоски она — на уровне семейств, а не родов, и по временному разрешению данные менее точные и более грубые, чем в базе Сепкоски. Но это суша, а по ней попросту нельзя собрать глобальные данные с большей точностью.
Главное, на что нужно обратить внимание, — это огромный горб в середине мела, Апт и Альб, представляющий среднемеловой биоценотический кризис, о котором много писал Владимир Васильевич Жерихин. В середине мела произошла глобальная смена растительности, которая повлекла за собой глобальную смену насекомых и тетрапод. Это была грандиозная биотическая перестройка на суше; в море в это время ничего радикального не произошло. Это было не массовое вымирание — на смену вымершим родам приходили новые. Однако нас интересует рубеж мела — палеогена (маастрихта и дания). Красная линия представляет все семейства, а зеленая — только датированные с точностью до яруса. Если мы выкинем неточно датированные семейства, то маастрихиский пик в самом конце мела становится более резким. Причем основной вклад в этот пик дали позвоночные, и почти никакого вклада не дали насекомые и растения.
В целом глобальные данные по морской и наземной биоте согласуются с предположением о том, что и в море, и на суше было резкое вымирание в конце мела. «Размазанным» оно выглядит из-за неточных датировок и эффекта Синьора — Липпса (редкость находок имитирует постепенность вымирания таксонов).
Как морские, так и континентальные данные плохо увязываются с идеей о том, что позднемеловое вымирание было отсроченным результатом экспансии цветковых. Среднемеловой кризис — это одно событие, позднемеловое вымирание — другое. Между ними миллионы лет низких темпов вымирания. Кроме того, данные по морю показывают, что позднемеловое вымирание было по геологическим меркам внезапным и, главное, синхронным в разных группах организмов. На суше мы видим пик вымирания примерно в то же время (хотя данные в глобальных базах данных грубые и неточные; скоро посмотрим более точные).
Всё это не похоже на медленно назревавший внутренний биотический кризис, истоки которого уходят в середину мела. Данные лучше согласуются с предположением о том, что по биоте что-то «ударило» снаружи.
Мы пока смотрели только на глобальные палеонтологические БД с данными на уровне родов (море) или семейств (суша). Посмотрим теперь на другие источники данных.
4. Стратиграфия пограничных отложений K-Pg
Посмотрим на уникальные разрезы морских отложений, по которым можно лучше отследить, что происходило на рубеже эпох. Самая общая закономерность, по крайней мере в отношении морской фауны: чем более точные данные удается получить, тем яснее видно, что массовые вымирания приурочены к самому-самому концу маастрихта, а именно к рубежу мела и палеогена.
На рис. 5 — обобщенные данные по границе мела и палеогена. Этот разрез — эталон границы мела и палеогена, установленный Международной стратиграфической комиссией. Он находится в Тунисе. Он самый подробный и содержит события, узнаваемые по всему миру.
Шкала времени идет снизу вверх. Горизонтальной линией обозначен рубеж мела и палеогена. Здесь точность уже не три миллиона, а десятки тысяч лет. Левая кривая показывает, как резко снизилось накопление кальция — вымер известковый планктон. Следующая кривая — дельта 13С. Биосфера забирает в основном легкий углерод 12С, в атмосфере остается больше 13С, и если биосфера пострадает, то и относительное содержание тяжелого изотопа уменьшается.
Третья кривая ТОС — это total organic carbon. Пик его отложений — это трупики планктона осели на дно, плюс всякую дохлятину смыло с суши в море.
Четвертая кривая — пик иридия — тот самый иридий, который намекает на падение астероида. Дело в том, что в земной коре очень мало иридия — он весь ушел в ядро вместе с железом. А в космосе летают астероиды, которые никогда не были частью планет и несут в себе первоначальную долю иридия.
Самая правая кривая — богатая никелем шпинель — это тоже признак падения метеорита.
Гипотеза о связи вымирания с падением Чикшулубского метеорита (Луис Альварес, который в 1980-м нашел иридиевую аномалию) была встречена в штыки, что естественно. Нас (биологов) действительно тошнит от склонности геологов объяснять любые, даже мелкие, эволюционные события только внешними факторами. Психологически это кажется дурным тоном типа рояля в кустах. Но природа не обязана ублажать наше эстетическое чувство.
Другое дело геологи. Палеонтологи делятся на две расы: пришедшие из биологии и пришедшие из геологии — у них совершенно разный менталитет, даже есть лингвистические различия. Первый скажет: «Я нашел аммонита» (как про одушевленное), второй скажет: «Я нашел аммонит» (как про камень). Для геологов всё было нормально: метеорит так метеорит — они вообще склонны объяснять любые изменения внешними (внебиотическими) причинами. А биологов от этого действительно тошнит. Во многих случаях это действительно смешно. Конечно, есть те самые эстетические разногласия, о которых писал и рассказывал в выступлениях Кирилл Юрьевич Еськов. Поэтому гипотеза Альвареса была изначально встречена в штыки.
По мере накопления данных отношение к гипотезе Альвареса менялось. Уточненные датировки показывают, что ключевые кризисные биотические события совпадают с падением метеорита.
Конечно, не всё так просто — были и экологические проблемы. Многие экосистемы тогда находились в ослабленном состоянии, в том числе из-за периодических резких похолоданий [1]. Состав атмосферы и pH океана колебались из-за Деканского траппового вулканизма. Но с тем, что Чикшулубский метеорит сыграл роль спускового крючка экологической катастрофы, в последние годы в серьезной научной литературе уже никто не спорит (хотя еще лет десять назад очень даже спорили). В конце концов после долгих споров и детальных исследований Международная стратиграфическая комиссия официально признала, что рубеж мезозоя и кайнозоя (маркируемый массовым вымиранием планктонных фораминифер и прочей мелочи) — это не что иное, как момент падения Чикшулубского метеорита.
В сотнях разрезах по всему миру в пограничном K/Pg слое — импактные выбросы. Все датировки совпадают: резкое вымирание планктона, импактные выбросы, иридий, падение содержания кальцита (так как вымер планктон с известковыми скелетами). Были сомнения и споры (например, была идея, что метеорит упал за 300 тыс. лет до рубежа), но сейчас всё разрешилось.
Были сомнения и несостыковки. Например, переотложенные древние фораминиферы, которые оказались выше иридиевого слоя. В некоторых разрезах толщи, сформировавшиеся сразу после импакта в результате цунами и бурных течений, ошибочно принимали за формировавшиеся тысячи лет.
Практически последней каплей стало обнаружение иридиевой аномалии в правильном месте в самом кратере [2].
Первые импактные выбросы — это уже палеоген! Точность до секунды.
Логика происходящего
Геологи, стратиграфы давным-давно знали, что граница мезозоя и кайнозоя — это очень важная граница. На этом рубеже произошло нечто грандиозное. Собственно, потому и решили считать ее разделом двух эр. Не веков, не эпох, не периодов — целых эр! Стратиграфическая комиссия десятилетиями работала над тем, чтобы локализовать границу как можно точнее. Поместить ее туда, где происходит самая резкая смена биоты. Установить стратотип (эталон) границы.
И тут приходит Альварес и говорит: между прочим, на этой вашей границе упал метеорит 10 км в диаметре.
Все: не может быть, это ошибка, у нас столько красивых теорий для объяснения кризиса, мало ли какие метеориты когда падали, да и даты не совпадают! Давайте проверять.
Тридцать лет проверяли. Справились с кучей проблем, разрешили множество загадок и споров, изучили сотни разрезов, пробурили сотни скважин. И в итоге оказалось, что всё сходится: ровнехонько на границе упал метеорит! То есть граница оказалась моментом падения метеорита.
И вы попробуйте теперь убедить геологов/стратиграфов, что метеорит не был причиной массового вымирания на рубеже K-Pg.
На рис. 6 — результаты бурения в Северной Атлантике. Всё одновременно: исчезновение множества видов планктона (позже начинают появляться новые), нарушение цикла углерода, снижение карбонатного осадконакопления, пик иридия… А справа — извержение Деканских траппов. Цифры — объем лавы в тысячах км3. Видно, что во время импакта происходил трапповый вулканизм, но он начался задолго до и продолжался много после.
Геофизические модели показывают, что импактные выбросы должны были повлиять на климат. Помимо всего прочего, было выброшено одномоментно 100–500 гигатонн серы (а скорее больше). Для сравнения: Деканский вулканизм — 0,05–0,5 гт в год, то есть за тысячу лет вулканы выбрасывали столько же серы, сколько было выброшено одномоментно при падении астероида. Соединения серы превратились в поглощающие свет аэрозоли, способные охладить планету на годы или даже десятилетия. Но океанские глубины не успели остыть, что способствовало восстановлению нормального климата.
Выброс серы также привел к кислотному дождю, который не мог закислить весь океан, но повлиял на поверхностный слой. Но это было не самое вредоносное последствие. Самым вредоносным было другое: настала тьма. Модельные расчеты показывают атмосферный «блэкаут» (просто ночь) на шесть-девять месяцев, после которого еще примерно 10 лет освещенность была на 50% ниже нормы. Пыль, дым пожаров, аэрозоли затемнили Землю и подавили фотосинтез. Тьма, голод, как следствие — и холод.
5. Деканские траппы
Возможно, «в одиночку» метеорит не вызвал бы столь сильной катастрофы.
В момент мел-палеогенового вымирания на территории Индии (была тогда отдельным материком) разворачивался очередной эпизод траппового магматизма — формирование Деканских траппов.
Главный аргумент против ведущей роли траппового магматизма в мел-палеогеновом вымирании: излияние Деканских лав началось за полмиллиона лет до рубежа K-Pg и массового вымирания (и падения метеорита).
Но какой-то вклад в вымирание он, скорее всего, внес.
После падения метеорита характер вулканизма изменился. Скорость поступления магмы на поверхность увеличилась, извержения стали более катастрофическими (происходили реже, но каждое сопровождалось излиянием огромных объемов магмы).
Такой режим вулканической активности опаснее для биоты, поскольку приводит к единовременному выбросу больших количеств вулканических газов.
Трапповый вулканизм продолжался в таком режиме еще полмиллиона лет после рубежа мела и палеогена. Скорее всего, это замедлило восстановление биоты.
Сейсмические волны от метеорита, возможно, изменили характер вулканизма на противоположной стороне Земли — могло произойти слияние мелких магматических камер в более крупные. Крупной камере требуется больше времени для «перезарядки», зато и извержение получается более масштабным. Это подтверждается геохимическими данными. В ранних деканских лавах к мантийному веществу примешалась значительная доля вещества земной коры. В поздних лавах содержание вещества коры минимально. Значит, на поздних этапах магма встречала меньше препятствий на пути к поверхности и меньше контактировала с породами коры. Такой факт согласуется с предположением о разрушении перегородок между мантийными камерами [3].
Дебаты о вкладе астероида и вулканизма продолжаются. Например, в этой новой работе [4] при помощи современного сложного климатического моделирования авторы показывают, что астероид мог истребить динозавров (холодом), а Деканский вулканизм — нет. Даже мог смягчить «астероидную зиму». Правда, они рассматривают лишь один фактор — температуру, что мне не понравилось. Мне кажется, основным истребляющим фактором была темнота.
В работе [1] подтверждена синхронность импакта и массовых вымираний с точностью до 32 тыс. лет. Перед импактом были колебания климата (серия резких похолоданий), возможно, связанные с Деканским вулканизмом. Возможно, эти похолодания привели экосистемы в уязвимое состояние.
Есть также недавние работы, показывающие, что Деканские извержения извержения стали причиной резких колебаний pH океана еще до импакта. Может быть, «в одиночку» метеорит и не вызвал бы такой сильной катастрофы.
6. Был ли долгий упадок до того?
(Находились ли в упадке динозавры и другие группы, сильно пострадавшие на рубеже K-Pg?)
Больше всего страстей кипит вокруг динозавров, поэтому в этом сокращенном обзоре ограничимся ими и некоторыми другими рептилиями.
В популярной литературе и выступлениях можно встретить такие утверждения: «…В конце маастрихтского века, когда вымерли последние семь видов [динозавров], не произошло ничего особенного…»
Вторая цитата — пересказ другими словами того же самого:
«К самому концу мелового периода появление новых видов динозавров прекратилось вовсе. И после того, как довымерли немногие еще остававшиеся к этому времени виды, эра динозавров кончилась».
Данные не поддерживают эту точку зрения. Давайте посмотрим на них. На рис. 7 выше — художественная реконструкция девяти видов, «еще не довымерших» к концу мела.
Всё это — верхний маастрихт. Вот анкилозавр с его хвостом, подобным палице, — в маастрихте их было 11 родов. Далее — цератопсы, растительноядные динозавры, — большая молодая, быстро дивергирующая группа (23 рода). Тероподы — универсальная форма главного крупного хищника. Мелкие представители обросли перьями, потом научились летать. Они вполне процветали к концу маастрихта, их, нептичьих, было 93 рода. Еще одна молодая группа — растительноядные гадрозавры, которые, по-видимому, питались именно цветковыми растениями. Эта группа как раз расцвела при появлении покрытосеменных. Их в маастрихте было 46 родов.
Глядя на этот перечень, трудно понять, что имеют в виду, когда говорят, что динозавры были в глубоком упадке.
На рис. 8 — карта мира того времени. В маастрихте суша была раздроблена на множество изолированных материков и островов. Млекопитающие везде одновременно съели детенышей динозавров? Или динозавры везде одновременно осознали, что мир, 40 млн лет назад захваченный цветковыми растениями, для них чужой? Травы повсюду одновременно так скрепили корнями грунт, что произошел глобальный коллапс пищевых цепей?
Сравнительно недавно вышла статья в Biological Reviews [5], я позволю себе процитировать перевод ее абстракта:
«Нептичьи динозавры вымерли 66 млн лет назад. В геологическом масштабе их вымирание совпадает с падением болида на фоне мощной вулканической активности и колебаний температуры и уровня моря. О том, как все эти события повлияли на динозавров, долго шли яростные споры. Мы рассматриваем новые данные, полученные за последние 20 лет, приводим обновленный анализ долгосрочных трендов в разнообразии динозавров в конце мела и обсуждаем складывающийся консенсус по вопросу о темпах и причинах вымирания. Гипотеза о долгом глобальном упадке нептичьих динозавров перед их вымиранием в конце мела не получает серьезной поддержки в свете новых данных. Однако реструктурирование позднемеловых динозавровых фаун Северной Америки привело к снижению разнообразия крупных фитофагов, что, возможно, сделало сообщества более уязвимыми к каскадным вымираниям. Внезапность вымирания динозавров указывает на ведущую роль болидного импакта. При этом неполнота палеонтологической летописи затрудняет оценку влияния Деканского вулканизма».
Наверно, он оказал влияние на экосистемы, но вряд ли вызвал массовое вымирание динозавров.
В той же статье приводятся данные по динамике разнообразия динозавров в течение мелового периода. Говорят, дескать, маастрихт Северной Америки лучше всего изучен, поэтому создается иллюзия процветания динозавров к концу мела. Надо нормировать исследовательские усилия. Авторы статьи сделали это и не нашли никаких свидетельств глобального долгого упадка на отнормированных данных.
На рис. 9 — самая лучшая, самая детальная летопись динозавров перед самым-самым рубежом. Ее дает формация Хелл-Крик в Северной Дакоте. Последний миллион лет. Точками отмечены находки, вертикальными линиями — виды. Там видно, что происходило в последние сто тысяч лет — континентальных летописей точней не бывает. Из присутствующих там 14 видов большинство доживает до рубежа. Что бы ни убило динозавров, оно произошло перед самым рубежом. Деканский вулканизм, наверно, влиял на экосистемы, но не он вызвал вымирание. Самая активная его фаза показана темной полоской в правой части рисунка. Она давно началась, но это не повлияло на разнообразие динозавров.
Если быть точнее, в некотором упадке динозавры все-таки были. Почти не было мелких динозавров, остались в основном крупные. Есть впечатление, что млекопитающие потеснили динозавров с мелкоразмерных ниш. Но в нишах крупных и средних хищников и травоядных динозавры держались очень хорошо.
В 2016 году вышла статья Бентона с соавторами [6], где показано, что к концу мела снизился темп видообразования динозавров. Речь не о том, что они и без болида вымерли бы на рубеже K-Pg. А лишь о том, что к концу мела у них ослабла способность замещать вымершие виды новыми. Кроме гадрозавров и цератопсов (порядка 30% маастрихтского разнообразия), которые были на подъеме.
Птерозавры
До недавних пор из позднего маастрихта было известно только одно семейство птерозавров (аждархиды). Это позволяло говорить об упадке группы и о том, что «великое вымирание» лишь добило несколько последних видов. Однако в 2018-м была описана богатая фауна позднемаастрихтских птерозавров из Марокко: три семейства и не менее семи видов! Причем авторы пишут, что это самый поздний маастрихт, последний миллион лет [7].
Стало ясно, что в самом конце мела птерозавры еще процветали, занимали новые ниши (по сравнению с сантоном — кампаном) и явно побеждали птиц в конкуренции в крупном размерном классе.
Рис. 10 ниже из статьи со сравнением размеров птерозавров и птиц показывает, что в самом конце мела птерозавры оставались разнообразной группой (три семейства: Pteranodontidae, Nyctosauridae, Azhdarchidae).
Видно, что здесь явно была конкуренция. Птерозавры прочно удерживали свои позиции в адаптивной зоне крупных и гигантских летунов, тогда как ниши мелких летунов осваивались птицами. Мелкие птерозавры в мелу были вытеснены птицами.
Крокодиломорфы
Известно около 40 маастрихтских родов, из которых семь (девять видов) перешли в даний. В палеоцене они бурно дивергируют. Предполагается, что эти семь родов стали занимать ниши мозазавров.
Можно встретить такой аргумент: «Неокатастрофизм не объясняет, почему динозавры вымерли, а крокодилы выжили». Почему не объясняет? Вообще-то крокодилы (как и змеи) славятся своей способностью выдерживать длительное голодание. По полгода запросто, в отдельных случаях чуть ли не до трех лет. За раз съедают до четверти собственного веса. К тому же они ночные, засадные хищники, терпеливые. При голодании резко снижают метаболизм. Почему-то хищники лучше переносят массовые вымирания, чем их жертвы. Видимо, потому, что хищники могут какое-то время продержаться на одном каннибализме. Если, допустим, популяция в тысячу особей голодает по полгода, потом в каждой пятерке четверо съедают пятого, потом снова полгода голодают… даже через десять лет такой голодовки их останется больше десятка.
Если последствия импакта были кратковременными, несколько лет, надо было просто как-то перетерпеть, переждать их. То, что крокодилы выжили, не значит, что они ничего не заметили. Это лишь значит, что из сотен тысяч особей одного вида чудом выжили, скажем, сто. А из такого же количества динозавров уцелело только, например, восемь — самец тут, самка там, и они никогда не встретятся.
В отличие от крокодилов динозавры были шустрыми животными, с двойным дыханием (воздушные мешки) и с очень быстрым ростом. Вряд ли они могли долго голодать. К тому же они были дневными. А крокодилы — ночными. Когда наступает тьма, ночные животные получают преимущество.
Также надо заметить, что слухи о нетерпимости крокодилов к холоду сильно преувеличены. Например, миссисипские аллигаторы способны выдерживать морозную зиму, когда вода замерзает. Они высовывают нос, чтобы дышать, и вмерзают в лед так, что большая часть туши остается в воде. Верьте в крокодилов!
Заключительные замечания по избирательности вымирания
Во многих группах выжило настолько мало видов/особей, что избирательность трудно отличить от случайности.
Выжившие таксоны тоже очень сильно пострадали. Многие из них в итоге выжили, возможно, только благодаря своей высокой численности или широким ареалам (это характеристики вида, а не особи, т. е. был «видовой отбор»).
Малый размер явно повышал шансы на выживание. Прослеживается и у рептилий, и у морских ежей, и у млекопитающих, и у моллюсков, и у планктонных фораминифер. Все они измельчали в дании по сравнению с маастрихтом (согласуется с идеей о нескольких годах сильного голода; но также и с идеей о роли численности для выживания при неизбирательном массовом вымирании).
Приспособляемость, эврибионтность. Независимо от размера, шанс пересечь рубеж повышался, если животное могло адаптироваться к разным местообитаниям и есть разную пищу. Справедливо и для протистов: среди планктонных фораминифер выжили только экологические генералисты/оппортунисты.
Толерантность к стрессам. Пример: болотные растения. Способность образовывать цисты (динофлагелляты, способные к этому, пострадали мало. Явное указание на кратковременность проблем).
Если произошел кратковременный коллапс фотосинтеза, то часть морской пищевой цепи могла продержаться за счет растворенной органики (DOM) и «микробной петли».
Это согласуется с избирательностью вымирания.
Мое личное впечатление о причинах массового вымирания, сложившееся в результате рассмотрения всех этих данных
Чикшулубский астероид сыграл главную роль (аргументы исключительно сильны).
Из множества экологических последствий импакта самую роковую роль, по-видимому, сыграла «импактная ночь» (а не «импактная зима», пожары, закисление океана, отравление и т. д.). Кратковременное (месяцы — годы) резкое уменьшение первичной продукции вызвало коллапс пастбищных цепей (детритные цепи пострадали меньше).
Деканский вулканизм, по-видимому, привел биоту в уязвимое состояние (через колебания климата и pH океана), но сам по себе вряд ли вызвал бы катастрофу. Это подтверждается таймингом вымирания и вулканизма. Впрочем, и астероид сам по себе, возможно, не вызвал бы.
Экологические гипотезы не получили фактических подтверждений и не согласуются с данными.
Предшествующие макроэволюционные события во многом предопределили расклад вероятностей: кому суждено выжить, кому — вымереть. Например, птерозавры и динозавры были вытеснены из мелкого размерного класса конкурентами; доминирующие позиции в экосистемах не способствовали эволюции стресс-толерантности и т. д.
Если бы не астероид, динозавры оставались бы доминирующими крупными фитофагами и хищниками еще много миллионов лет.
Александр Марков, палеонтолог, докт. биол. наук,
вед. науч. сотр. Палеонтологического института РАН, завкафедрой биологической эволюции биофака МГУ
1. Renne et al., 2013. Time Scales of Critical Events Around the Cretaceous-Paleogene Boundary // Science. V. 339. P. 684–687.
2. Goderis et al., 2021. Globally distributed iridium layer preserved within the Chicxulub impact structure // Science Advances. V. 7. Article eabe3647.
3. Renne et al., 2015. State shift in Deccan volcanism at the Cretaceous-Paleogene boundary, possibly induced by impact.
4. Chiarenza A. A. et al., 2020. Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous dinosaur extinction // PNAS.
5. Brusatte et al., 2015. The extinction of the dinosaurs // Biological Reviews. V. 90. P. 628–642.
6. Sakamoto et al., 2016. Dinosaurs in decline tens of millions of years before their final extinction // PNAS. V. 113. P. 5036–5040.
7. Longrich et al., 2018. Late Maastrichtian pterosaurs from North Africa and mass extinction of Pterosauria at the Cretaceous-Paleogene boundary. PLOS Biology 16(3): e2001663.
(13 оценок, среднее: 4,69 из 5)
Загрузка...
Аплодирую стоя, но некоторым минусом статья является ее неисчерпывающий характер – в частности, не рассмотрены данные Грачева из ИФЗ РАН по альпийским непрерывным разрезам (он исследовал их очень детально), (см. моя популярная статья Новая картина катастрофы http://21mm.ru/news/zhurnal/novaya_kartina_katastrofy/ ) (2) ситуация с микропланктоном на пограничном уровне (3) ситуация с угасанием/измельчением головоногих перед концом маастрихта и переход их в даний в восточном Тетисе
Капитальная статья! Но Алексей Иванов будет недоволен…
Очень хороший, глубокий анализ. Мне нравится.
Короче, я так понял, крысы сожрали всех мелких динозавров, а здоровых прихлопнул метеорит.
«Массовое вымирание на рубеже мезозоя и кайнозоя» На мой взгляд, данная тема более чем актуальна на современном этапе. В.И. Вернадский писал, что такое поле устойчивости жизни, связанное с изменчивостью организмов, является к тому же гетерогенным, т.е. неоднородным. Оно делится на два поля: гравитационное поле, поле более крупных организмов, и поле молекулярных сил, к которым относятся мельчайшие организмы микробы, ультрамикробы и т.д. Протяженность каждого из этих полей определяется изменчивостью организмов, их приспособляемостью. К важнейшим признакам, характеризующим оба поля устойчивости жизни, он относит: 1. Температуру; 2. Давление; 3. Фазу среды; 4. Химизм среды; 5. Лучистую энергию. Вернадский В.И., Биосфера и ноосфера, §103. Он считал, что мы при этом должны различать условия, которые выдерживает жизнь, не прекращая всех своих функций, т.е. те, при которых организм хотя и страдает, но выживает, и, во-вторых условия, при которых организм может давать потомство, т.е. увеличивать живую массу – увеличивать действенную энергию планеты. Предел ее определяется физико – химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Но есть ряд случаев, которые указывают, что раньше разрушения соединений разрушаются те механизмы, которые они составляют и которые определяют функции жизни. Александр Марков, так или иначе, рассматривает изменение поля устойчивости жизни под воздействием факторов внешней среды, как минимум, по температуре, лучистой энергии и химизму среды. В наше время мы столкнулись как раз с этими проблемами. Изменение поля устойчивости жизни под воздействием факторов внешней среды по температуре, лучистой энергии связано с изменением климата, а по химизму среды с деятельностью людей. Нас ждет участь динозавров? Александр Марков считает, что деканский вулканизм, по-видимому, привел биоту в уязвимое состояние (через колебания климата и pH океана), но сам по себе вряд ли вызвал бы катастрофу. По всей видимости, он так считает не без оснований. Моделируем. Г.Гениш данный процесс описывает следующим образом: В гелях на основе метасиликата натрия кальцит образуется путем взаимодействия карбонатов с солями кальция. Для выращивания кристаллов по этой… Подробнее »
На мой взгляд, тема обсуждения проблемы массового вымирания на рубеже мезозоя и кайнозоя представляет интерес не столько с научной точки зрения, сколько с точки зрения создания новых технологий для решения тех или иных проблем. Эта проблема возникла еще с тех времен, когда человек научился добывать огонь и переселился жить в пещеру, тем самым он расширил поле устойчивости своей жизни в биосфере по температуре, но столкнулся с проблемой сжатия поля устойчивости своей жизни по химизму в своей пещере. Эту проблему он решил за счет воздухообмена: воздуха пещеры с атмосферным воздухом. С того времени создавались и совершенствовались технологии, но проблема обеспечения качества воздуха в помещениях до сих пор в основном обеспечивается за счет естественной вентиляции. Вновь с этой проблемой сжатия поля устойчивости жизни по химизму в своих помещениях человечество столкнулось несколько десятилетий назад и оказалось, что данную проблему в «слепую», как она была решена еще в каменном веке, решить уже не возможно. Данную проблему сформулировал датский ученый П. Оле Фангер. Он пишет: «Но что такое качество внутреннего воздуха? Этот термин можно определить как степень удовлетворения потребностей людей, находящихся в помещении. О каких потребностях идет речь? Очевидно, что мы хотим вдыхать воздух, не оказывающий отрицательного воздействия на наше здоровье. Мы также хотим, чтобы воздух воспринимался как приемлемый и даже более того – как свежий и приятный. Кроме того, нам бы хотелось, чтобы воздух в помещении положительно влиял на нашу производительность труда. Можем ли мы выразить эти потребности в химических терминах? Мы знаем, что именно химические вещества, выделяемые людьми, материалами и оборудованием, находящимся в помещении, снижают качество внутреннего воздуха. В таком случае не можем ли мы обеспечить концентрацию в воздухе каждого химического вещества ниже определенного, предписанного значения? К сожалению, в непромышленных зданиях этот метод не может работать достаточно эффективно. Дело в том, что обычно в воздухе присутствуют сотни и даже тысячи химических веществ, каждое… Подробнее »
Меня с самого начала удивило то, что к дискуссии не пригласили Александра Маркова. “Не предполагали, что ему это будет интересно” – довольно неубедительная отговорка для любого, кто читал хотя бы пару книг Маркова и знаком с его статьями и лекциями. И эта отговорка не украшает организаторов дискуссии: они либо расписались в незнакомстве с тем, чем занимается Марков (что довольно странно с учётом темы дискуссии), либо, мягко говоря, лукавят и дискуссию сознательно попытались провести в обход Маркова – чтобы создать впечатление, будто в России серьёзные специалисты по эволюции не признают буржуйскую метеоритную теорию и считают единственно правильной теорию постепенного вытеснения морально устарелых динозавров прогрессивными млекопитающими. Радует, что Александр высказался.
Я, как астрофизик, расписываюсь в незнакомстве с тем, чем занимается Марков. Я же инициировал и подготовил данную публикацию.
То есть на elementy.ru Вы никогда не заглядывали?
Мария, ну как – Найдин, Алексеев, Несов вполне еще в 90-х годах признавали роль импактного фактора в этом вымирании. Вспомните спецвыпуск журнала “Природа” в 1986 году
Рассуждение сущего дилетанта: Массовые вымирания – всегда смена биоты, смена господствующих таксономических групп (простите за не очень грамотное выражение). Предшествует вымираниям обилие видов в группах, позднее вымерших или оставивших мелкие “охвостья” – “живые ископаемые” (впрочем, иной раз такое “ископаемое” может расцвести новым букетом видов – как птицы). Но обилие видов что означает? Их высокую специализацию, сцепление их в очень сложные многомерные экологические сети (где существование каждого “сцеплено” с существованием других). И эти сети формируются и существуют в течение долгого (миллионы лет) времени. Формируются и экологические сети, и – на мой взгляд, очень важно – ландшафты. Теперь отвлекусь на понятие климата. Климат есть совокупность регулярно повторяющихся – опять поищу термин – квазистационарных состояний (например, сейчас в средних и высоких широтах, грубо говоря, достаточно “стационарные” состояния: поздняя весна – лето – ранняя осень и поздняя осень – зима – ранняя весна, с очень различающимися условиями (но достаточно устойчивыми в течение такого периода), и короткими переходными процессами. В тропических зонах достаточно типичны “сухие” и “мокрые” периоды, и т.д. Короче: климат есть сложная система таких квазистационарных состояний, к которым “притерта” биосфера (те самые очень сложные многомерные экологические сети). А климат определяется огромным количеством причин. Упомяну одну: конфигурация континентов. Сейчас она такова, что полюса – Южный вообще, а Северный – очень существенно, “выключены” из циркуляции океанской воды. А её очень много, и она очень теплоёмка (и сейчас температура воды в верхних слоях Атлантики (от экватора до широты Бискайского залива :=)) очень мало зависит от того, севернее зима, или лето. Короче, нынешняя конфигурация континентов определяет существование чётко различающихся климатических поясов. А вообразим себе Пангею (ладно, уже Гондвану и Лавразию, ещё на шибко разъехавшиеся и только начинающие разваливаться на нынешние континенты. Циркуляции вод к полярным зонам ничто не мешает, там много теплее. Весь климат теплее. И нет таки, как сейчас, чётких поясных границ. Теперь – основа… Подробнее »
Это не так
А подробнее? Суть ваших возражений?
Это было именно ударное вымирание
Что значит “ударное вымирание”?
Мы знаем что? Что до какого-то времени, т.е. в осадках, которые мы можем отдатировать каким-то временем (причём в весьма широких временных рамках), мы находим разрозненные – имеем это в виду – остатки какой-то фауны и флоры, позволяющие нам выстроить картину некоторых экосистем. С преобладанием представителей каких-то мега-таксонов.
В слоях же, которые мы датируем временем позднейшим, мы находим остатки других экосистем.
Напоминаю: чтобы мы вообще что-то нашли, нужно совпадение ряда факторов: существование каких-то животных, условия для захоронения, условия для сохранения захороненных останков до нашего времени. Да и такое условие, как поиск костей именно там, где они сохранились :=).
Картина смены фаун – неизбежно – отрывочная. И для рассуждений об “ударном” (кратковременном? Если да – то какой отрезок времени считать “кратковременным”, и есть ли у нас данные, чтобы его очертить?)
И – самое главное: всем Великим Вымираниям последовали новые “расцветы жизни”, причём не “с нуля”, а расцветы того, что уже существовало ранее, но “по шхерам”. Полностью вымерших эволюционных древ совсем немного, зато все эпизоды Великих Вымираний переживали животные, экологически весьма требовательные. Вроде, например, земноводных. Или таких динозавров, как птицы, с их довольно-таки уязвимой схемой размножений.
Уважаемый Александр,
Ваш обзор довольно убедительный, но почему Вы при всех доказательствах в пользу астероидной гипотезы в нескольких местах говорите о вкладе Деканского вулканизма в процес именно вымирания? Вы даже пишите „Деканский вулканизм, по-видимому, привел биоту в уязвимое состояние “ Ведь самая активная часть вулканизма началась 400 000 лет до падения астероида. Это не так уж и мало и крайне сомнительно, что все это время биота пребывала в уязвимом состоянии. Наоборот, периодические выбросы газов и колебания климата должны были повысить „выносливость“ популяций и могли служить своего рода подготовкой к настоящей катастрофе. Вполне может быть, что без Деканского вулканизма вымирание было бы куда более массовым.
Видимость резкой границы существует в разрезах с перерывами в осадконакоплении. В разрезах без перерывов видно, что вымирание планктона и бентоса в океанах продолжается около полумиллиона лет. Постепенное снижение числа особей фораминифер начинается примерно за 300 тысяч лет до слоя с аномалиями иридия и прочих элементов и предшествует началу постепенного снижения числа видов. После иридиевого слоя число особей медленно растет, а число видов продолжает снижаться. Иридиевый слой пересекает график постепенного снижения числа видов, не оказывая влияния на скорость вымирания. Затем число особей стабилизируется, а число видов начинает медленно расти. Это серьезно противоречит астероидной теории и рассуждениям о «переотложенных» фораминиферах. Различные виды вымирают неодновременно, до или после иридиевого слоя. Вымирание моллюсков и рептилий в океанах начинается раньше, чем вымирание планктона и бентоса, и продолжается в течение всех 5 миллионов лет Маастрихта. Разнообразие динозавров снижается в последние около 25 миллионов лет мела, и в это же время появляются практически все отряды современных плацентарных млекопитающих, все из которых переживают вымирание. В Южной Америке и Австралии в это же время появляются современные сумчатые. Последние находки скелетов и яиц динозавров, не относящихся к современным птицам Neornithes, приходятся на первый миллион лет после пика вымирания в океанах, формально ранний палеоген. Рассуждения, что эти динозавры «переотложенные», опровергаются пыльцой кайнозойских растений. К концу мела из растительноядных динозавров остаются в основном только гадрозавры, цератопсы и анкилозавры, способные питаться цветковыми, а из преимущественно хищных тероподов — целурозавры — птицы и их оперенные родственники. По графикам видового разнообразия в океанах и на суше видно, что сразу после появления цветковых оно снижается не меньше, чем во время мел-палеогенового вымирания, но это происходит медленнее. Также во время появления цветковых не было вымирания крупных таксонов. Мел-палеогеновое вымирание было избирательным. Меньше всего оно затронуло пресноводные водоемы, и практически не пострадали земноводные, уязвимые к повышенной кислотности, приписываемой астероидам и вулканам. При том, что океаны обладают буферной… Подробнее »
От вымирания динозавров до стратегии безопасности один шаг.
Академик Легасов считал, что необходимо сформулировать новые критерии безопасности и иметь современную методологию ее обеспечения, отказаться от монополии секретности, от сиюминутных решений. Это было изложено им в концепции «Дамоклов меч».
Ничего из того не было сделано, поэтому все три Стратегии безопасности РФ: 2009, 2015 и 2021 года страдают сиюминутными решениями, а последняя является только перечислением угроз и в ней отсутствует описание механизма реализации этой стратегии. По своей сути мы имеем не реальную стратегию, а её имитацию, т.е. «Стратегию национальной беззащитности».
Константин Валентинович Сивков «Стратегия национальной беззащитности». https://dentv.ru/programs/geopolitika/bolshe-ne-partnery-rossiya-sdelala-vybor-mezhdu-zapadom-i-vostokom-k-sivkov-i-shishkin.html
Ощущение собственной незащищенности переходит в осознание безысходности. Но безысходность возникает только из-за понимания конечности индивидуального существования. Если на этом не зацикливаться, а подняться выше и ориентировать своё мышление на живые системы надорганизменного уровня, то сразу становится более-менее понятно, как будут развиваться события дальше. Живые системы, более сложные, чем отдельные организмы – это не государство, а общество, народ, этнос. Говоря страна, мы обычно имеем в виду не государство, а как раз эти понятия. Каково же будущее России? В качестве ответа приведём полностью стихотворение Максимилиана Волошина – поэта, глубоко понимающего и наиболее полно отразившего в своём творчестве исторические судьбы нашего Отечества.
Более подробно в статье «С надеждой на будущее. Разрушение ради созидания».
https://k100.space/s-nadezhdoj-na-budushhee-razrushenie-radi-sozidaniya/