Dinozaury wymarły około 65 milionów lat temu, z pewnością były ponurymi stworzeniami - gruboskórnymi, pancernymi, solidnymi zębami i pazurami. Na przykład Tyrannosaurus Rex, największy drapieżnik lądowy wszechczasów, może z łatwością ugryźć nosorożca lub słonia na pół jednym nieuchwytnym ruchem straszliwej szczęki. A waga roślinożernych jaszczurek o kolumnowych nogach sięgała 30, a nawet 50 ton. I nie jest przypadkiem, że paleontolodzy, odkrywając niemożliwe do opanowania kości innego przedpotopowego stworzenia, nazwali go sejsmozaurem, czyli jaszczurką, która trzęsie ziemią. Długość tego potwora, według ostrożnych szacunków badaczy, wynosiła 48-50 metrów.
Przez prawie 200 milionów lat majestatyczne gady były suwerennymi władcami wszystkich trzech żywiołów: zwinne ichtiozaury, przypominające współczesne delfiny, pływały w pradawnym morzu, wielotonowe diplodokusy spacerowały po ziemi, a zębate pterodaktyle wypatrywały ofiary na niebie. (Nawiasem mówiąc, rozpiętość skrzydeł tych latających potworów czasami sięgała 16 metrów, co jest dość porównywalne z wymiarami myśliwca bojowego naszych czasów).
A potem nagle dinozaury zaczęły szybko wymierać, zostały zastąpione przez nijakie, małe i nie wyróżniające się stworzenia, prowadzące głównie w nocy. Naukowcy wiedzieli już o nieoczekiwanych i katastrofalnych zmianach w składzie flory i fauny planety pod koniec okresu kredy w XVIII wieku, po czym to tajemnicze zjawisko często nazywane jest „Wielkim Wymieraniem”.
Dlaczego wymarły dinozaury? Co mogłoby się stać? Z reguły podręczniki malują tak bezpretensjonalny obraz. Duża i dobrze prosperująca grupa gadów (zarówno mięsożernych, jak i roślinożernych), która zasiedlała wszystkie nisze ekologiczne planety, nagle zmarła nagle - natychmiast i wszędzie. A ponieważ te giganty nie miały wtedy żadnych poważnych konkurentów (ssaki skupiły się na obrzeżach ewolucji, a następnie po prostu zajęły pusty dom), logiczne jest szukanie jakiegoś zewnętrznego powodu. Na przykład kataklizm klimatyczny (gwałtowne ochłodzenie lub przeciwnie ocieplenie), eksplozja supernowej z towarzyszącymi śmiercionośnymi fluktuacjami tła gamma czy zmiana biegunów magnetycznych, która chwilowo pozbawiła planetę jej ochronnej powłoki.
Hipoteza asteroidy
Od pewnego czasu hipoteza asteroidy stała się dość popularna. Powiedzmy, że pod koniec okresu kredy na naszej planecie runął ogromny meteoryt, wyrzucając do stratosfery miliardy ton pyłu, który przesłonił powierzchnię ziemi, co doprowadziło do śmierci roślin zielonych, a po nich reszty fauny. Ponadto upadek takiego meteorytu może sprowokować ożywienie ziemskiego wulkanizmu, co może znacznie pogorszyć sytuację. Należy zauważyć, że poważni paleontolodzy nie popierają szczególnie tego punktu widzenia.
Skąd wzięła się hipoteza asteroidy? W połowie lat 60. XX wieku, w osadach geologicznych pochodzących z granicy kredy i kenozoiku (około 67 mln lat temu), naukowcy odkryli warstwę niebieskiej gliny o nienormalnie wysokiej zawartości rzadkiego metalu irydu (20 razy więcej niż średnia w skorupie ziemskiej) … Później stwierdzono wiele podobnych anomalii (w niektórych z nich stężenie irydu przekraczało tło o 120 razy), a wszystkie były w tym samym wieku - leżały na pograniczu kredy i kenozoiku.
Film promocyjny:
Ponieważ w skorupie ziemskiej jest bardzo mało irydu, a także w materii meteorytów (głównie w meteorytach żelaznych, które są uważane za fragmenty jąder planetarnych), występuje go w dużych ilościach, fizyk ze Stanów Zjednoczonych Alvarez połączył anomalię irydową z upadkiem asteroidy. Oszacował jego średnicę na 10-12 km, a nawet wskazał miejsce katastrofy - Półwysep Jukatan, gdzie znaleziono krater o imponujących rozmiarach około 150 km średnicy.
Upadek takiej asteroidy mocno wstrząsnąłby Ziemią: fala tsunami o potwornej sile i wysokości zniszczyłaby wybrzeża dziesiątki i setki kilometrów w głąb lądu, a potężna chmura pyłu zaćmiewałaby słońce na długi czas. Sześciomiesięczny brak światła słonecznego zabiłby rośliny zielone (zatrzymałyby się procesy fotosyntezy), a następnie (wzdłuż łańcuchów pokarmowych) i zwierzęta - zarówno na lądzie, jak i na morzu.
Minęło dużo czasu, odkąd Alvarez przedstawił swoją hipotezę uderzenia w 1980 roku (z angielskiego uderzenia - „cios”). Obecnie znanych jest kilkadziesiąt anomalii irydu, występujących w osadach geologicznych o różnym wieku, ale nie można ich powiązać z masową śmiercią flory i fauny. Ponadto geolodzy mają do dyspozycji szereg kraterów znacznie bardziej imponujących niż osławiony Jukatan. Średnica niektórych z nich sięga 300 km, ale absolutnie nic poważnego nie wydarzyło się w biocie planetarnej (i zostało to niezawodnie ustalone). To całkiem naturalne, bo biosfera nie jest bynajmniej projektantem dziecięcym, którego elementy można dowolnie tasować i składać, ale stabilnym homeostatem, który jest w stanie skutecznie oprzeć się różnego rodzaju zakłóceniom.
Słynny rosyjski paleontolog K. Yu. Eskov zauważył:
W tym sensie sytuacja z asteroidą Eltaninsky (o średnicy około 4 km), która spadła w późnym pliocenie, około 2,5 miliona lat temu, na szelfie między Ameryką Południową a Antarktydą, jest dość orientacyjna; pozostałości asteroidy zostały stosunkowo niedawno podniesione z krateru utworzonego na dnie morskim. Konsekwencje tego upadku są katastrofalne: kilometrowe tsunami zrzuciły faunę morską w głąb lądu; właśnie w tym czasie na wybrzeżu andyjskim pojawiły się bardzo dziwne pochówki fauny z mieszaniną form morskich i lądowych, aw jeziorach Antarktyki nagle pojawiły się czysto morskie okrzemki. Co do odległych, znaczących ewolucyjnie konsekwencji, to po prostu ich nie było (ślady tego uderzenia są zamknięte w jednej strefie stratygraficznej), tj.absolutnie żadne wymieranie nie nastąpiło po tych wszystkich strasznych perturbacjach.
Tak więc obraz jest dość interesujący. Gdy tylko anomalie irydowe zaczęły celowo poszukiwać, od razu stało się jasne, że ich sztywny związek z masowym wymieraniem dinozaurów (lub jakichkolwiek innych organizmów) jest niczym więcej niż iluzją. Skamieniałe szczątki jaszczurek mezozoicznych jednoznacznie świadczą: katastrofalny scenariusz wymierania mel-paleogenu jest bezwartościowy, ponieważ niektóre grupy dinozaurów zniknęły na długo przed anomalią irydową, podczas gdy inne poszły w zapomnienie znacznie później. Proces rozciągał się na setki tysięcy i miliony lat, więc nie może być mowy o jakiejkolwiek szybkości wymierania dinozaurów.
Dlatego hipotezę asteroidy, jak również wszystkie inne scenariusze „uderzenia szokowego”, można ze spokojem przesłać do archiwum, ponieważ zakładają one jednoczesne niszczenie flory i fauny. Tymczasem nawet masowa śmierć organizmów morskich pod koniec okresu kredy (znacznie bardziej pospieszna niż wyginięcie dinozaurów) była natychmiastowa tylko według standardów geologicznych i rozciągała się przez dość długi czas - według różnych szacunków od 10 do 100 000 lat. Jeśli chodzi o gady, nie wymarły one z dnia na dzień.
K. Yu. Eskov napisał:
Jak to?! I to jest bardzo proste: wymieranie dinozaurów przebiega przez całą późną kredę z mniej więcej stałą prędkością, ale od pewnego momentu spadek ten przestaje rekompensować pojawienie się nowych gatunków; stare gatunki wymarły - a nowe nie zdawały się ich zastępować, i tak dalej, aż do całkowitego zniszczenia grupy. Innymi słowy, pod koniec kredy nie doszło do katastrofalnego wyginięcia dinozaurów, ale niepowodzenie w zastąpieniu ich nowymi (to, jak widzisz, wyraźnie zmienia obraz). Oznacza to, że możemy mówić o dość długim naturalnym procesie.
Zmiana biegunów magnetycznych Ziemi
Alternatywne wersje nie są bardziej przekonujące - na przykład hipoteza o nagłej zmianie biegunów Ziemi lub eksplozji supernowej w pobliżu Układu Słonecznego. Oczywiście odwrócenie polaryzacji magnetycznej jest raczej nieprzyjemną rzeczą, ponieważ strumienie wysokoenergetycznych naładowanych cząstek lecących ze Słońca odchylają się po liniach sił pola magnetycznego, tworząc cebulowe łuski pasów radiacyjnych. Jeśli zerwiesz grubą „powłokę” magnetyczną naszej planety, wtedy twarde promieniowanie swobodnie dotrze do powierzchni planety.
Ale, po pierwsze, skok biegunów magnetycznych nie jest bynajmniej egzotycznym, ale regularnym procesem okresowym, a dane ze specjalnych badań zwykle nie ujawniają związku między globalnymi kryzysami biosferycznymi a zmianami w ziemskim magnetyzmie. Po drugie, biosfera jako całość jest nieskazitelnie debugowanym homeostatem, który z łatwością jest odporny na wszelkie zewnętrzne zakłócenia.
Wybuch supernowej
Eksplozja supernowej to galaktyczny kataklizm. Jeśli do takiego zdarzenia dojdzie w pobliżu Układu Słonecznego (zdaniem astronomów zdarza się to raz na 50-100 mln lat), wówczas strumień promieniowania rentgenowskiego i gamma nie tylko zniszczy warstwę ozonową, ale także zmiecie część ziemskiej atmosfery, wywołując tzw. wyżyny”, na których nie wszystkie organizmy mogą przetrwać.
Ale nawet w tym przypadku wymieranie najprawdopodobniej nie będzie nagłe, ale rozciągnie się na dziesiątki i setki tysiącleci. Poza tym ostre promieniowanie i oddziaływanie wysokich gór powinny przede wszystkim wpłynąć na populację lądu i płytkich wód, ale tak naprawdę, jak wiemy, sytuacja była dokładnie odwrotna: najbardziej ucierpiała flora i fauna otwartego morza, w tym mikroskopijne, a wśród mieszkańców sushi, z jakiegoś powodu, tylko dinozaury stały się ofiarami Wielkiego Wymierania.
Ta niesamowita selektywność jest na ogół najbardziej wrażliwym punktem wszystkich hipotez szokowych: w rzeczywistości, dlaczego dinozaury wyginęły, a krokodyle przeżyły i żyją teraz dobrze? Być może bezprecedensowa popularność różnego rodzaju wersji „szokowych” wynika głównie z sukcesów astronomii obserwacyjnej na przestrzeni ostatnich 20–30 lat.
Zmiany klimatyczne czy „naturalne” przyczyny?
Dlaczego więc wymarły dinozaury? Jedna z dwóch rzeczy: albo zmiany klimatyczne na granicy kredy i kenozoiku, albo przyczyny czysto „naturalne” - radykalna restrukturyzacja w ekosystemach i zmiana w społecznościach.
Wymyślmy to po kolei. Jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że klimat planetarny charakteryzuje się wyraźną strefą równoleżnikową: na równiku rosną lasy deszczowe, na południu i północy leżą sawanny, okresowo nawilżane, gdzie pasą się niezliczone stada kopytnych, a jeszcze dalej na północ i południe znajduje się pas wypalonych słońcem pustyń i półpustynny. Strefy podzwrotnikowe ustępują miejsca lasom umiarkowanym - liściastym i iglastym, a te stopniowo rezygnują ze swoich stanowisk w zimnej tundrze, gdzie prawie nic nie rośnie. Cóż, na biegunach panuje wieczny mróz i wieczny lód.
Jednak nie zawsze tak było. Mezozoik jest klasycznym przykładem termoery, kiedy nie było podziału na strefy równoleżnikowe, a klimat globalny przypominał obecny subtropikalny typ śródziemnomorski. Na dużych szerokościach geograficznych, a nawet na biegunie było ciepło i dość komfortowo, ale jednocześnie na równiku nie było za gorąco. Innymi słowy, gradient temperatury - zarówno sezonowy, jak i dobowy - był ledwo wyczuwalny. Ale pod koniec kredy termoer został zastąpiony krioerem z równoleżnikową różnicą temperatur.
Dinozaury były zwierzętami zimnokrwistymi (poikilotermicznymi). Nie będąc w stanie regulować temperatury ciała „od wewnątrz”, byli całkowicie uzależnieni od otoczenia, jednak w równomiernym klimacie mezozoiku nie mogło im to przysporzyć większych kłopotów. Jeśli zewnętrzne upały wpadają w nadmiarze, a imponujące wymiary nie pozwalają na ochłodzenie przez noc (większość dinozaurów to duże stworzenia), to utrzymanie wysokiej temperatury ciała nie będzie trudne. A wszystko to bez udziału własnego metabolizmu, na który ssaki 90% energii zużywają wraz z pożywieniem.
To ciekawe zjawisko nazywa się homeotermią inercyjną (ciepłokrwistością), a wielu naukowców uważa, że dzięki tej cennej właściwości dinozaury zostały władcami mezozoiku. A kiedy klimat zmienił się radykalnie pod koniec kredy, gigantyczne jaszczurki zniknęły.
Wydawałoby się, że znaleźliśmy odpowiedź, ale znowu coś nie jest zbieżne. Z jakiego powodu wymarły dinozaury, a inne gady - również zimnokrwiste - istnieją do dziś? Dlaczego kryzys kredowy dotknął głównie życie morskie, a stworzenia lądowe przetrwały je spokojnie? Dlaczego niektóre grupy dinozaurów zaczęły aktywnie wymierać na długo przed fatalną datą kalendarzową, podczas gdy inne spokojnie przeżywały swoje dni w paleogenie?
Może warto szukać odpowiedzi gdzie indziej - w strukturze ekosystemów? Przypomnijmy czytelnikowi nieokreślone ssaki mezozoiczne, które przez 120 milionów lat żyły obok jaszczurek, nie ingerując w nie w żaden sposób. Te małe owadożerne stworzenia, podobne do współczesnych oposów czy jeży, zajmowały własną niszę ekologiczną, do której nikt nie wkraczał. Jednak w okresie kredowym sytuacja uległa radykalnej zmianie.
K. Yu. Eskov opisał te wydarzenia następująco: ewolucja pobudziła powolną wymianę prymitywnych ssaków i stworzyła „fitofaga w małej klasie rozmiarów” na tej nowej podstawie metabolicznej. (Dinozaury roślinożerne były bardzo dużymi zwierzętami.) A gdyby pojawił się mały gatunek fitofagiczny, to na pewno pojawi się drapieżnik, który nie ograniczy się do polowania na bliskich krewnych, ale wystarczy każdemu, kto jest w jego mocy. Dlatego mały dinozaur - mała bezbronna jaszczurka, która nie posiada inercyjnej homeotermii - natychmiast stanie się smaczną zdobyczą dla tak 24-godzinnego aktywnego drapieżnika.
Wersja bez wątpienia jest ciekawa, ale nie odpowiada też na wszystkie trudne pytania. I tu z pomocą przyjdzie nam genetyka, rozumiana w szerokim znaczeniu tego słowa. Porozmawiajmy o marginalności jako o antypodzie wąskiej specjalizacji, ponieważ w ten sposób rozwija się świat organiczny.
Przypomnijmy sobie ssaki mezozoiczne, które dobrowolnie oddały świat wspaniałym gadom i wegetowały na marginesie ewolucji. Skuleni w odległych zakątkach byli najbardziej marginalni, ponieważ zajmowali te kilka nisz ekologicznych, które klasa rządząca ignorowała z majestatycznym zaniedbaniem.
Bazą pokarmową dinozaurów roślinożernych były rośliny nagonasienne i paprocie, które były szeroko rozpowszechnione w dewonie. Rośliny okrytonasienne, czyli roślinność kwitnąca, które pojawiły się na początku kredy, zostały zmuszone do osiedlenia się na podwórkach, ponieważ dominowały nagonasienne. Tak więc rośliny kwitnące były tak samo marginalne jak małe ssaki mezozoiczne. Nie mieli innego wyjścia, jak zająć puste tereny, na których nie było osiadłych zbiorowisk nagonasiennych: osuwisk, wypalonych terenów, brzegów rzek, czyli takich biotopów, które zwykle nazywane są „zakłóconymi”. A te same gatunki, które osiedlają się w takich warunkach, biolodzy nazywają „cenofobią”, czyli boją się zbiorowisk, które wolą istnieć osobno.
Ostatecznie jednak strata taktyczna okazała się ważną strategiczną przewagą. Po pierwsze, rośliny kwitnące, które osiedliły się na „złych” ziemiach, nie dopuszczały już tam nagonasiennych, a po drugie miały kwiat, który odegrał decydującą rolę w walce o byt. Jeśli nagonasienne do rozmnażania własnego gatunku całkowicie i całkowicie polegały na wietrze, biernie niosąc swój pyłek, i dlatego były zmuszane do osiedlania się w stosach, to kwitnące aktywnie przyciągały owady, co znacznie zwiększało ich żywotność.
Istnienie roślin kwiatowych nie zależało od żywiołów, a okrytozalążkowe mogły sobie pozwolić na luksus mieszkania na rozproszonych pustkowiach. Ponadto flora nowego typu nauczyła się tworzyć formy zielne, które nie tylko skutecznie są odporne na erozję, ale także szybko zajmują wolne tereny.
Zmiana zbiorowisk roślinnych przerodziła się w prawdziwą katastrofę. Wbrew powszechnemu przekonaniu wymarły nie tylko dinozaury, ale także 25% rodzin bezkręgowców mezozoicznych - głowonogów i małży, jednokomórkowych radiolarian, okrzemek, otwornic i innych przedstawicieli organizmów planktonowych. Ich muszle wapienne tworzyły gigantyczne złoża, dlatego ten okres geologiczny nazwano kredą.
Tak więc wczorajsze niepozorne marginesy - kwitnące rośliny i ssaki - zmiażdżyły dominującą faunę i florę mezozoiku.
Początek kwitnienia roślin jest obecnie nazywany wielkim okrytozalążkowym (od łacińskiego angiospermae - „okrytozalążkowe”). Kiedy roślinność nowego typu zaczęła zdecydowanie dominować, działo się coś, co zawsze dzieje się po zniszczeniu fundamentu: budynek po prostu się zawalił. Wszak królestwo roślin jest właśnie fundamentem, na którym stoją podłogi roślinożernych zwierząt i drapieżników, a są one połączone nie tylko łańcuchami pokarmowymi, ale także bardziej złożonymi związkami.
Dinozaury próbowały opanować nową dietę - otrzymały dzioby i potężne baterie dentystyczne do mielenia silnie ściernego pokarmu. Ale to nie miało dla nich znaczenia, zwłaszcza w systemach wypasu zbóż, gdzie oczywiście przegrały z kopytnymi. Ponadto trawiaste formy roślin kwitnących tworzą darń, co ogranicza erozję i spływ organiczny do wód słodkich i oceanów, co zadaje poważny cios zbiorowiskom bezkręgowców morskich.
Dzieje się tak, ponieważ ogromna większość stworzeń zamieszkujących Ziemię w późnej kredzie posunęła się zbyt daleko na ścieżce wąskiej specjalizacji. Na razie dało im to doskonałe szanse na przeżycie, ale jakakolwiek godność prędzej czy później okazuje się niekorzystna. Przywiązanie do zbiorowisk nagonasiennych ostatecznie odegrało z jaszczurkami okrutny żart: kiedy rośliny kwiatowe ruszyły do ofensywy, zabierając jedno terytorium po drugim od poprzednich właścicieli życia, ssaki z łatwością dołączały do nowo powstałych zbiorowisk. Ale dinozaury nie mogły tego zrobić i znalazły się w ewolucyjnej ślepej uliczce, ponieważ ich zasoby adaptacyjne zostały zmarnowane dawno temu. A dla zmarginalizowanych ssaków taki obrót wydarzeń był tylko możliwy. Przetrwawszy eksplozję specjacji w nowych warunkach, zaludnili całą planetę.
Oczywiście marginalizowane mogą być nie tylko taksony tak duże, jak klasa zwierząt czy typ roślin. Oddzielne gatunki biologiczne również z reguły nie grzeszą z całkowitą jednorodnością w całym zestawie cech. Co więcej, im większa różnorodność genetyczna gatunku lub populacji, tym większy ich potencjał adaptacyjny. Taka społeczność prawie zawsze znajdzie sposób na przedłużenie swojego istnienia w zmienionym środowisku. Nawet przy stabilnym i wyważonym życiu, wewnątrzgatunkowe gatunki marginalne mogą odgrywać ważną rolę.
Na przykład w populacjach bezskrzydłych nartaków czasami spotyka się skrzydlate osobniki. Jest ich bardzo mało - tylko 4%. Mają różnice genetyczne, ale jednocześnie mogą krzyżować się ze swoimi bezskrzydłymi towarzyszami i dawać potomstwo. Okazało się, że te lotne geeki są w stanie migrować na bardzo duże odległości, zapewniając w ten sposób ciągłość genetyczną między wodolubną populacją wszystkich zbiorników. Cztery procent zmarginalizowanych to więcej niż potrzeba, aby wykonać to zadanie.
Muszę powiedzieć, że prawie każdy gatunek biologiczny ma, na wszelki wypadek, taką rezerwę awaryjną w postaci rzadkiego genotypu lub niezwykłego kształtu, który pozwala mu przetrwać trudne czasy. Powtarzamy raz jeszcze: różnorodność genetyczna gatunku czy populacji jest kluczem do ich ewolucyjnego sukcesu, dlatego marginalność należy traktować nie tylko z szacunkiem, ale iz troską.
Tak więc pojawienie się i powszechne rozmieszczenie roślin kwiatowych pod koniec wczesnej kredy (około 30 milionów lat przed śmiercią dinozaurów) nie tylko radykalnie zmieniło strukturę społeczności kontynentalnych, ale także zniszczyło dinozaury, które utraciły plastyczność, beznadziejnie utknęły w ślepych zaułkach ewolucji. Oczywiście perturbacje klimatyczne również mogły odegrać pewną rolę, ale wydarzeniem kluczowym, punktem wyjścia był prawie na pewno ten fakt - pojawienie się okrytozalążkowych.
V. Levitin