Мы все еще не знаем, почему закончилось эпоха господства динозавров
Падение астероида на полуостров Юкатан 66 миллионов лет назад — это только часть истории, связанной с вымиранием тогда 75% известных форм жизни, указывает известный в Америке популяризатор науки. Различие между выжившими и погибшими в результате той катастрофы напоминает шаблон, который подтверждался в течение миллионов лет как до падения астероида, так и после него.
Причина, по которой наша планета потеряла эти ужасных и живших в далекие времена ящериц, может показаться очевидной. Около 66 миллионов лет назад с неба на землю с диким ревом обрушился астероид, а местом его падения стал сегодняшний полуостров Юкатан на территории Мексики. Разрушительные последствия оказались беспрецедентными — цунами, перегретая атмосфера, затемненное небо, ужасное внезапное похолодание, а также другие апокалиптические экологические события, в результате которых, согласно оценкам, 75% известных форм жизни на нашей планете было уничтожено.
Палеонтологи называют эту катастрофу мел-палеогеновым вымиранием (K/Pg extinction), поскольку она означает переход от мелового к палеогеновому периоду в истории Земли. Хотя это событие постоянно изучается, его детали все еще представляют собой загадку для ученых. Это дело не было закрыто и после обнаружения в 1990-х годах кратера, образовавшегося после падения астероида, а также установления того, как именно происходило уничтожение существовавших форм жизни (и что отличало сохранившиеся формы от погибших). Все это продолжает вдохновлять палеонтологов и заставляет их углубленно заниматься этим катаклизмом мелового периода.
Для лучшего понимания всей этой истории в целом исследователи отходят от момента падения астероида и изучают расширенное количество образцов жизни того времени. Динозавры не жили в стабильной и обильной мезозойской утопии, и они не были единственными живыми организмами в то время — отнюдь нет. Окружающий их мир тогда менялся, как это всегда и происходило. Когда меловой период подходил к завершению, уровень моря понижался, климат становился все холоднее, а часть доисторической Индии под названием Траппы плато Декан представляла собой место весьма активной вулканической деятельности. Не так легко разобраться в том, как эти изменения воздействовали на жизнь на Земле, особенно после того, как в результате катастрофического падения метеорита была изменена структура горных пород. Тем не менее, палеонтологи внимательно изучают образовавшиеся в тот момент образцы отложений для понимания того, что произошло.
«Чтобы понять, что произошло после падения на Землю этого астероида, нам нужны точные исходные данные о фоновом вымирании до мел-палеогеновой катастрофы», — говорит Пол Барретт (Paul Barrett), палеонтолог Музея естественной истории (Natural History Museum). Момент катастрофы имеет смысл только в рамках более широкого контекста, свидетельствующего о существовавших жизненных формах до и после него. «И тогда можно будет говорить о том, являлось ли событие в Чиксулубе главной причиной вымирания, или оно оказалось просто завершающим ударом, покончившим с экосистемой, устойчивость которой постепенно понижалась».
Хотя мел-палеогеновое вымирание было глобальным кризисом, процессы его протекания в различных местах нашей планеты остаются неизученными. Количество информации по любому конкретному месту зависит от того, насколько хорошо сохранились окаменелые слои и насколько они доступны для исследователей. Некоторые места с наилучшей доступностью расположены в западной части Северной Америки, где существуют непрерывная последовательность данных о слоях осадочных пород, свидетельствующих о конце мелового периода и начале палеогенового. В этих скальных породах содержатся материалы как до эпохи вымирания, так и после нее, именно эти ставшие доступными данные позволили палеонтологу Королевского музея Саскачеван (Royal Saskatchewan Museum) Эмили Бэмфорт (Emily Bamforth) изучить то, что происходило в течение 300 тысяч лет перед взрывным завершением мелового периода.
Если посмотреть на геологические отложения на юго-западе провинции Саскачеван, то, по мнению Бэмфорт, местные условия, включая количество лесных пожаров и характеристики конкретных зон обитания, были столь же важными, как и то, что происходило на глобальном уровне при определении образцов древнего биоразнообразия. «На мой взгляд, это важное послание, которое нужно учитывать при анализе причин исчезновения, — отмечает Бэмфорт. — Каждая отдельная экосистема может иметь свои собственные более мелкие стимулы биоразнообразия, которые действовали до исчезновения, и их можно считать составной частью крупных, глобальных факторов». То, что было хорошо для черепах, земноводных, растений, динозавров и других организмов в одном месте, могло оказаться не столь благоприятным в другом месте, и поэтому мы не можем правильно понимать глобальные сдвиги без учета основ местного разнообразия. «Экосистемы представляют собой сложную структуру, и я полагаю, что имеет смысл учитывать это при обсуждении причин и продолжительности массового исчезновения», — отмечает Бэмфорт.
Что касается Саскачевана, то экологическое сообщество перед вымиранием было похоже на игру Дженга (Jenga). «Верхушка остается нетронутой, однако такие факторы как изменение климата постепенно откалывают от нее блоки, ослабляют систему и делают ее уязвимой», — говорит Бэмфорт. Постоянно сдвигающаяся экологическая стабильность делает главные проблемы особенно катастрофичными — как астероид, который падает в неправильном месте с неправильное время.
Картина сдвигающейся экосистемы перенаправляет фокус мел-палеогеновой катастрофы. Хотя причины вымирания нептичьих динозавров и других организмов привлекает наше внимание, ученым сложнее ответить на вопрос о том, почему выжившие виды смогли пройти через следующую главу истории жизни.
Те виды, которые смогли пережить последствия произошедшей катастрофы, были, как правило, небольшими по размеру, наполовину водяными и, кроме того, были способны потреблять разнообразную пищу, однако и в этом отношении имеются некоторые ключевые противоречия. Существовали также небольшие нептичьи динозавры, которые имели подобные преимущества, но, тем не менее, вымерли, как и многочисленные рептилии, птицы и млекопитающие, несмотря на свою принадлежность к более широким сохранившимся группам. Так, например, дидельфодоны, млекопитающее размером с барсука, не смогли выжить, как не смогли этого сделать, в том числе, и древние птицы авизавры.
«Есть одна вещь, которую я пытаюсь объяснить», — говорит Барретт. В целом, небольшие динозавры и другие животные должны были иметь лучшие шансы для выживания, чем их более крупные родственники, однако так происходило не всегда.
Пэт Холройд (Pat Holroyd) из Музея палеонтологии Калифорнийского университета (University of California Museum of Paleontology) сравнивает подобные исследования с тем, что происходит после крушения самолета. «Спасатели направляются туда и собирают все данные, а затем специалисты пытаются понять, что произошло. «Почему выжили люди, находившиеся в хвостовой секции, а те пассажиры, которые сидели в других местах, погибли?» — спрашивает Холройд. Хотя подобные события могут быть особенными, а их причины уникальными, тем не менее, существует возможность взглянуть на многочисленные инциденты такого рода, определить схемы и предоставить информацию о том, что мы думаем о конкретном событии.
Что касается мел-палеогенового вымирания, то подобного рода шаблоны все еще возникают. По мнению Холройд, значительное количество данных, взятых из значимых исследований относительно тех видов, которые смогли выжить после катастрофы, были опубликованы или направленны в Палеобиологическую базу данных (Paleobiology Database) только в течение последнего десятилетия. Эта новая информация позволяет Холройд и ее коллегам изучать модели изменений, — как долго смогли сохраняться определенные виды на земле и в близлежащих пресных водоемах, — задолго до падения астероида, а также после самой катастрофы. Результаты проведенного этой командой исследования были представлены ранее этой осенью на ежегодной конференции Общества позвоночной палеонтологии (Society of Vertebrate Paleontology) в Альбукерке, штат Нью-Мексико.
Некоторые из моделей оказались уже известными. Рыбы, черепахи, земноводные и представители отряда крокодилов — все они, как правило, обладают большими способностями, чем строго наземные организмы. «Специалисты наблюдают за этими шаблонами, по крайней мере, с 1950-х годов, а, возможно, и с более раннего времени», — отмечает Холройд. Однако стойкость земноводных видов никогда детально не определялась, а новые исследования позволят говорить о том, что решение загадки относительно модели исчезновения с самого начала находилось прямо перед нами.
К удивлению Холройд, различие между выжившими и погибшими в результате мел-палеогеновой катастрофы, на самом деле, напоминает тот шаблон, который подтверждался в течение миллионов лет как до падения астероида, так и после него. Наземные виды живых существ, особенно крупные, не обладают такой же способностью к выживанию, как те, которые живут в пресноводной среде. Наземные виды часто вымирают с большей скоростью, чем те, которые обитают в водной среде, даже без воздействия масштабной катастрофы. Виды, обитавшие внутри и вокруг пресноводных водоемов, по видимому, сохранялись дольше, а когда вымирание в конце мелового периода достигло пика, эти организмы имели преимущество по сравнению с сугубо наземными соседями.
Но даже в такого рода относительно безопасных водных средах все было не так радужно для обитавших в воде животных. По мнению Холройд, черепахи мелового периода, например, в глобальном масштабе утратили 50% своего разнообразия, хотя потери составили всего 20% в более локализованных районах в западной части Северной Америки, что еще раз говорит о важности понимания местных моделей в противоположность глобальным. Даже те группы, которые можно считать «способными к выживанию», могут нести потери и не вернуться к своему предыдущему славному развитию. Так, например, сумчатые млекопитающие смогли пережить последствия катастрофы как группа, однако их разнообразие значительно пострадало, а численность существенным образом сократилась.
Вопрос о том, каким образом локальные экосистемы были затронуты произошедшими изменениями, — это следующий шаг к пониманию того, как вымирание видов повлияло на мир. Холройд в качестве примера приводит трехрогих динозавров (Triceratops). Они были широко распространены на большей части западной Северной Америки в конце мелового периода, и безусловно были важной составной частью экосистемы. Такими животными в свое время были бизоны, а с учетом того, как эти травоядные изменяют среду своего обитания за счет потребления подножного корма и миграции, вымирание трицератопсов, то есть, трехрогих динозавров, несомненно, привело к значительным последствиям для экосистемы, находившейся в процессе восстановления после меловой катастрофы. Растения, которые, вероятно, зависели от трицератопсов, распространявших их семена, пострадали, тогда как другие растения, которые раньше вытаптывалась динозаврами, получили возможность развиваться более свободно. Как складываются составные части экологической системы, и что они значат для восстановления после катастрофы, — теперь эти вопросы должны полностью оказаться в фокусе нашего внимания.
«Западная внутренняя часть Северной Америки представляет собой единственное для нас окно, позволяющее составить представление о том, что случилось с живыми организмами на земле в результате мел-палеогеновой катастрофы, однако совершенно неясно, можно ли считать это типичным случаем, — отметил Бэрретт. — Мы не имеем представления о том, насколько интенсивным оказался процесс вымирания в различных частях мира», особенно в тех местах, которые находились на значительном расстоянии от падения астероида. «Представляется маловероятным существование какой-то одной модели на все случаи», которая определяла бы судьбу таких отличных друг от друга организмов как эдмонтозавры на суше и ракушечные аммониты в море, а также многочисленных других видов, погибших в результате катастрофы мелового периода. Исследования в Европе, Южной Америке только начитают формировать основу столь необходимой глобальной картины наиболее известного процесса вымирания живых организмов в истории.
«Это похоже на гигантский пазл, в который мы начали вставлять все больше составных частей», — отмечает Бэмфорт. С течением времени будет воссоздана полная картина этого критически важного момента в истории Земли.
Причина, по которой наша планета потеряла эти ужасных и живших в далекие времена ящериц, может показаться очевидной. Около 66 миллионов лет назад с неба на землю с диким ревом обрушился астероид, а местом его падения стал сегодняшний полуостров Юкатан на территории Мексики. Разрушительные последствия оказались беспрецедентными — цунами, перегретая атмосфера, затемненное небо, ужасное внезапное похолодание, а также другие апокалиптические экологические события, в результате которых, согласно оценкам, 75% известных форм жизни на нашей планете было уничтожено.
Палеонтологи называют эту катастрофу мел-палеогеновым вымиранием (K/Pg extinction), поскольку она означает переход от мелового к палеогеновому периоду в истории Земли. Хотя это событие постоянно изучается, его детали все еще представляют собой загадку для ученых. Это дело не было закрыто и после обнаружения в 1990-х годах кратера, образовавшегося после падения астероида, а также установления того, как именно происходило уничтожение существовавших форм жизни (и что отличало сохранившиеся формы от погибших). Все это продолжает вдохновлять палеонтологов и заставляет их углубленно заниматься этим катаклизмом мелового периода.
Для лучшего понимания всей этой истории в целом исследователи отходят от момента падения астероида и изучают расширенное количество образцов жизни того времени. Динозавры не жили в стабильной и обильной мезозойской утопии, и они не были единственными живыми организмами в то время — отнюдь нет. Окружающий их мир тогда менялся, как это всегда и происходило. Когда меловой период подходил к завершению, уровень моря понижался, климат становился все холоднее, а часть доисторической Индии под названием Траппы плато Декан представляла собой место весьма активной вулканической деятельности. Не так легко разобраться в том, как эти изменения воздействовали на жизнь на Земле, особенно после того, как в результате катастрофического падения метеорита была изменена структура горных пород. Тем не менее, палеонтологи внимательно изучают образовавшиеся в тот момент образцы отложений для понимания того, что произошло.
«Чтобы понять, что произошло после падения на Землю этого астероида, нам нужны точные исходные данные о фоновом вымирании до мел-палеогеновой катастрофы», — говорит Пол Барретт (Paul Barrett), палеонтолог Музея естественной истории (Natural History Museum). Момент катастрофы имеет смысл только в рамках более широкого контекста, свидетельствующего о существовавших жизненных формах до и после него. «И тогда можно будет говорить о том, являлось ли событие в Чиксулубе главной причиной вымирания, или оно оказалось просто завершающим ударом, покончившим с экосистемой, устойчивость которой постепенно понижалась».
Хотя мел-палеогеновое вымирание было глобальным кризисом, процессы его протекания в различных местах нашей планеты остаются неизученными. Количество информации по любому конкретному месту зависит от того, насколько хорошо сохранились окаменелые слои и насколько они доступны для исследователей. Некоторые места с наилучшей доступностью расположены в западной части Северной Америки, где существуют непрерывная последовательность данных о слоях осадочных пород, свидетельствующих о конце мелового периода и начале палеогенового. В этих скальных породах содержатся материалы как до эпохи вымирания, так и после нее, именно эти ставшие доступными данные позволили палеонтологу Королевского музея Саскачеван (Royal Saskatchewan Museum) Эмили Бэмфорт (Emily Bamforth) изучить то, что происходило в течение 300 тысяч лет перед взрывным завершением мелового периода.
Если посмотреть на геологические отложения на юго-западе провинции Саскачеван, то, по мнению Бэмфорт, местные условия, включая количество лесных пожаров и характеристики конкретных зон обитания, были столь же важными, как и то, что происходило на глобальном уровне при определении образцов древнего биоразнообразия. «На мой взгляд, это важное послание, которое нужно учитывать при анализе причин исчезновения, — отмечает Бэмфорт. — Каждая отдельная экосистема может иметь свои собственные более мелкие стимулы биоразнообразия, которые действовали до исчезновения, и их можно считать составной частью крупных, глобальных факторов». То, что было хорошо для черепах, земноводных, растений, динозавров и других организмов в одном месте, могло оказаться не столь благоприятным в другом месте, и поэтому мы не можем правильно понимать глобальные сдвиги без учета основ местного разнообразия. «Экосистемы представляют собой сложную структуру, и я полагаю, что имеет смысл учитывать это при обсуждении причин и продолжительности массового исчезновения», — отмечает Бэмфорт.
Что касается Саскачевана, то экологическое сообщество перед вымиранием было похоже на игру Дженга (Jenga). «Верхушка остается нетронутой, однако такие факторы как изменение климата постепенно откалывают от нее блоки, ослабляют систему и делают ее уязвимой», — говорит Бэмфорт. Постоянно сдвигающаяся экологическая стабильность делает главные проблемы особенно катастрофичными — как астероид, который падает в неправильном месте с неправильное время.
Картина сдвигающейся экосистемы перенаправляет фокус мел-палеогеновой катастрофы. Хотя причины вымирания нептичьих динозавров и других организмов привлекает наше внимание, ученым сложнее ответить на вопрос о том, почему выжившие виды смогли пройти через следующую главу истории жизни.
Те виды, которые смогли пережить последствия произошедшей катастрофы, были, как правило, небольшими по размеру, наполовину водяными и, кроме того, были способны потреблять разнообразную пищу, однако и в этом отношении имеются некоторые ключевые противоречия. Существовали также небольшие нептичьи динозавры, которые имели подобные преимущества, но, тем не менее, вымерли, как и многочисленные рептилии, птицы и млекопитающие, несмотря на свою принадлежность к более широким сохранившимся группам. Так, например, дидельфодоны, млекопитающее размером с барсука, не смогли выжить, как не смогли этого сделать, в том числе, и древние птицы авизавры.
«Есть одна вещь, которую я пытаюсь объяснить», — говорит Барретт. В целом, небольшие динозавры и другие животные должны были иметь лучшие шансы для выживания, чем их более крупные родственники, однако так происходило не всегда.
Пэт Холройд (Pat Holroyd) из Музея палеонтологии Калифорнийского университета (University of California Museum of Paleontology) сравнивает подобные исследования с тем, что происходит после крушения самолета. «Спасатели направляются туда и собирают все данные, а затем специалисты пытаются понять, что произошло. «Почему выжили люди, находившиеся в хвостовой секции, а те пассажиры, которые сидели в других местах, погибли?» — спрашивает Холройд. Хотя подобные события могут быть особенными, а их причины уникальными, тем не менее, существует возможность взглянуть на многочисленные инциденты такого рода, определить схемы и предоставить информацию о том, что мы думаем о конкретном событии.
Что касается мел-палеогенового вымирания, то подобного рода шаблоны все еще возникают. По мнению Холройд, значительное количество данных, взятых из значимых исследований относительно тех видов, которые смогли выжить после катастрофы, были опубликованы или направленны в Палеобиологическую базу данных (Paleobiology Database) только в течение последнего десятилетия. Эта новая информация позволяет Холройд и ее коллегам изучать модели изменений, — как долго смогли сохраняться определенные виды на земле и в близлежащих пресных водоемах, — задолго до падения астероида, а также после самой катастрофы. Результаты проведенного этой командой исследования были представлены ранее этой осенью на ежегодной конференции Общества позвоночной палеонтологии (Society of Vertebrate Paleontology) в Альбукерке, штат Нью-Мексико.
Некоторые из моделей оказались уже известными. Рыбы, черепахи, земноводные и представители отряда крокодилов — все они, как правило, обладают большими способностями, чем строго наземные организмы. «Специалисты наблюдают за этими шаблонами, по крайней мере, с 1950-х годов, а, возможно, и с более раннего времени», — отмечает Холройд. Однако стойкость земноводных видов никогда детально не определялась, а новые исследования позволят говорить о том, что решение загадки относительно модели исчезновения с самого начала находилось прямо перед нами.
К удивлению Холройд, различие между выжившими и погибшими в результате мел-палеогеновой катастрофы, на самом деле, напоминает тот шаблон, который подтверждался в течение миллионов лет как до падения астероида, так и после него. Наземные виды живых существ, особенно крупные, не обладают такой же способностью к выживанию, как те, которые живут в пресноводной среде. Наземные виды часто вымирают с большей скоростью, чем те, которые обитают в водной среде, даже без воздействия масштабной катастрофы. Виды, обитавшие внутри и вокруг пресноводных водоемов, по видимому, сохранялись дольше, а когда вымирание в конце мелового периода достигло пика, эти организмы имели преимущество по сравнению с сугубо наземными соседями.
Но даже в такого рода относительно безопасных водных средах все было не так радужно для обитавших в воде животных. По мнению Холройд, черепахи мелового периода, например, в глобальном масштабе утратили 50% своего разнообразия, хотя потери составили всего 20% в более локализованных районах в западной части Северной Америки, что еще раз говорит о важности понимания местных моделей в противоположность глобальным. Даже те группы, которые можно считать «способными к выживанию», могут нести потери и не вернуться к своему предыдущему славному развитию. Так, например, сумчатые млекопитающие смогли пережить последствия катастрофы как группа, однако их разнообразие значительно пострадало, а численность существенным образом сократилась.
Вопрос о том, каким образом локальные экосистемы были затронуты произошедшими изменениями, — это следующий шаг к пониманию того, как вымирание видов повлияло на мир. Холройд в качестве примера приводит трехрогих динозавров (Triceratops). Они были широко распространены на большей части западной Северной Америки в конце мелового периода, и безусловно были важной составной частью экосистемы. Такими животными в свое время были бизоны, а с учетом того, как эти травоядные изменяют среду своего обитания за счет потребления подножного корма и миграции, вымирание трицератопсов, то есть, трехрогих динозавров, несомненно, привело к значительным последствиям для экосистемы, находившейся в процессе восстановления после меловой катастрофы. Растения, которые, вероятно, зависели от трицератопсов, распространявших их семена, пострадали, тогда как другие растения, которые раньше вытаптывалась динозаврами, получили возможность развиваться более свободно. Как складываются составные части экологической системы, и что они значат для восстановления после катастрофы, — теперь эти вопросы должны полностью оказаться в фокусе нашего внимания.
«Западная внутренняя часть Северной Америки представляет собой единственное для нас окно, позволяющее составить представление о том, что случилось с живыми организмами на земле в результате мел-палеогеновой катастрофы, однако совершенно неясно, можно ли считать это типичным случаем, — отметил Бэрретт. — Мы не имеем представления о том, насколько интенсивным оказался процесс вымирания в различных частях мира», особенно в тех местах, которые находились на значительном расстоянии от падения астероида. «Представляется маловероятным существование какой-то одной модели на все случаи», которая определяла бы судьбу таких отличных друг от друга организмов как эдмонтозавры на суше и ракушечные аммониты в море, а также многочисленных других видов, погибших в результате катастрофы мелового периода. Исследования в Европе, Южной Америке только начитают формировать основу столь необходимой глобальной картины наиболее известного процесса вымирания живых организмов в истории.
«Это похоже на гигантский пазл, в который мы начали вставлять все больше составных частей», — отмечает Бэмфорт. С течением времени будет воссоздана полная картина этого критически важного момента в истории Земли.
