Что убило «ужасных ящеров»? О генераторах массовых вымираний.

В истории земной жизни учеными насчитывается до 11ти массовых вымираний флоры и фауны, 5 из которых сильно изменяли облик нашей биосферы. Последнее из таких «Больших» вымираний произошедшее 65 млн лет назад, уничтожило 1/6 всех существовавших тогда видов (мел-палеогенное вымирание). Тогда же, вместе с морскими и летающими ящерами, исчез наиболее «пропиаренный» отряд животных в палеонтологической летописи нашего мира – все динозавры. Современная наука не располагает исчерпывающими данными о причинах последнего крупного вымирания видов (как впрочем, и предыдущих). В числе главных подозреваемых – астероиды, вулканы и внутренние процессы в земной биосфере.

Ниже любознательному читателю предлагается ознакомиться с хроникой земных катастроф длинной в 300 млн лет и составить собственное мнение о причинах гибели этого замечательного отряда пресмыкающихся.

«Мать всех вымираний»

250 млн лет назад произошло крупнейшее известное вымирание в истории нашей планеты, в ходе пермь-триасовой катастрофы погибло 95% всех видов морских и сухопутных животных. Исчезли почти все господствовавшие тогда на суше терапсиды. Среди немногочисленных выживших терапсид были и предки цинодонтов, потомками которых являются все млекопитающие.

К звероподобным ящерам (синапсидам) относят раннепермских пеликозавров (слева диметродон) и их потомков терапсид (справа горгонопс). В частности горгонопсы являются ближайшими родственниками цинодонтов

Освободившиеся экологические ниши терапсид заняли архозавры, которые уже через 20 млн лет начнут доминировать как сухопутные хищники (динозавры и круротарзы).

Основной причиной данного вымирания обычно считают излияния магматических сибирских трапп на границе пермского и триасового периода. В ходе образования трапп было выброшено около 4 млн км3 пород, покрывших площадь в 2 млн км2. Процесс излияния горных пород запустил каскадную реакцию глобальных климатических изменений в итоге, предположительно, и вызвавшие массовое вымирание.

Площадь извержения сибирских трапп наложенная на карту современной России

«Загадочное» триасово-юрское вымирание

Уже через 50 млн лет, земной биосфере пришлось столкнуться с очередной серией массовых вымираний. На границе триасового и юрского периодов неизвестный глобальный катаклизм застал господствующих на суше круротарзов. Потеснив своих «кузенов» динозавров и млекопитающих, круротарзы к тому времени стали основными и наиболее крупными сухопутными хищниками позднего триаса. 

Некоторые представители хищных круротарз позднего триаса

В результате катастрофы круротарзы разделили судьбу терапсид, уступив место своим «кузенам» — динозаврам, которые буду доминировать на суше долгих 140 млн лет. Одна из двух выживших групп круротарзов – протозухии, являются прямыми предками современных крокодилов.

В качестве главных версий данного вымирания рассматриваются падение крупного астероида и вулканическая активность (Центрально-Атлантическая магматическая провинция, ЦАМП). В первом случае в качестве причины рассматривался удар 4 км астероида, образовавшего 100 км кратер Маникуаган в Канаде, однако геологическая датировка относит его падение на 14 млн лет до триасового вымирания. 

Сегодня кратер Маникуаган имеет поперечный диаметр в 70 км (изначально — 100км). Кратеры таких размеров обычно возникают при падении астероидов диаметром около 4-5 км, и не имеют долговременных последствий для земной фауны и флоры

Наибольшую же поддержку получила комбинированная гипотеза. Согласно ей ЦАМП, вызвавшая излияние 2 млн км3 вулканической породы, включая огромное количество СО2, спровоцировала путем глобального потепления высвобождение огромных донных океанических «карманов» метангидратов. Метан, будучи более сильным парниковым газом нежели СО2, запустил цепную реакцию перегрева земной атмосферы, что, предположительно, и вызвало массовые вымирания. 

«Стабильный» мезозой

Период господства динозавров на суше (юрский и меловой периоды мезозойской эры) вовсе не был геологически «спокойнее» остальных периодов земной истории. 
183 млн лет назад произошло крупное магматическое излияние Кару-Ферар, сравнимое по масштабности с ЦАМП (2,5 млн км3 изверженных пород). Однако данное событие не вызвало сколь ни будь катастрофических последствий для земной жизни. Прошло без серьезных последствий и столкновение с Землей крупного астероида диаметром примерно в 4 км 167 млн лет назад – в середине юрского периода (разрушенный Пучеж-Катунский кратер в Нижегородской области России).

Второе массовое вымирание в истории динозавров произошло на границе юрского и мелового периодов – 145 млн лет назад. Одна из многих гипотез связывает с этим «малым юрским» вымиранием формирование одного из крупнейших щитовых вулканов солнечной системы – массива Таму в Тихом океане. Впрочем возможно что глобальный эффект от формирования вулкана усилил удар 4 км астероида в тот же промежуток времени (кратер Мороквенг, Южная Африка). К данному времени ученые относят появление летающих динозавров – предков современных птиц.

Массив Таму в Тихом океане является одним из крупнейших потухших вулканов солнечной системы. Общая масса слагающих этот древний вулкан пород составляет 80% от массы марсианской горы Олимп

Примерно 12 млн лет спустя, уже в начале мелового периода, мировая флора и фауна пережила серию крупнейших взрывных вулканических извержений в земной истории. Извержение в начале готеривского яруса мелового периода 8-ми супервулканов высвободило в сумме 50 000 км3 газов и горных пород. Так извержение каждого супервулкана по мощи в среднем вдвое превосходило силу извержения супервулкана Тоба, 70 000 лет назад ставший причиной эффекта «бутылочного горлышка». 

Факт примечателен еще и тем, что «парад» супервулканов был лишь частью процесса образования гигантских магматических трапп Параны-Этендека в Южной Aмерике. Суммарный объем высвобожденных пород составил 2,3 млн км3. Однако как и 50 млн годами ранее данные процессы не вызвали существенных колебаний в разнообразии земной биосферы. 

Уступы образованные базальтовыми потоками древних магматических трапп Параны, Бразилия

К концу своей эпохи, динозавры пережили еще 3 крупных пика вулканической активности, в сумме извергшие 12 млн км3 пород. В течении мела Земля так же пережила целую серию столкновений с крупными астероидами (3 астероида диаметром в 1 км, еще три по 2 км, и один размером в 3 км). 

Крупнейший (после Чиксулуба) ударный кратер мелового периода — Карский расположен в Ненецком автономном округе России. Удар 3 км астероида 70 млн лет назат образовал кратер диаметром около 70 км. К тому же периоду относят начало снижения видообразования динозавров, хотя связь двух этих событий является предметом дискусии

Конец вечности

Если бы мы смогли попасть в конец мелового периода, то многие из нас и не поверили бы что попали в древний и чужой мир. Повсюду господствовали покрытосеменные растения (цветковые), под ногами возились млекопитающие, мало отличавшиеся от современных не больших зверей. Они уже успели разделиться на плацентарных и сумчатых. Тогда же жили и первые приматы. Появились змеи и привычные нам ящерицы. Еще с юрского периода леса кишали настоящими птицами, а их родственники крокодилы устраивали засады на пришедших к реке животных.

Пчел так же считают отчасти отвественными за снижение разнообразия динозавров в позднем меле. Эволюционировав около 100 млн лет назад от питавшихся насекомыми-опылителями ос, пчелы благодаря своей высокой эффективности сделали цветковые растения доминирующими в земной флоре. Травоядным динозаврам не без сложностей приходилось медленно менять рацион с голосеменных на цветковые растения

Схожие черты нашего мира с тем древним ограничиваются составом фауны у мысленного водопоя, большую часть из которых все еще составляли динозавры: тиранозавриды, цератопсы, гадрозавры, зауроподы и т.д (более подробный список фауны конца эпохи динозавров).
К концу эпохи господства динозавров, на границе мелового и палеогенного периодов, возросла вулканическая активность в Индии (тогда еще острове посреди индийского океана). Объем излияния Деканских трапп за несколько сот тысяч лет составил около 2 млн км3, пик пришелся на лавовое извержение траппы Махабалешвар–Раджамандри, когда в течении короткого (геологически) периода объем выбросов составил 9 тыс. км3 горных пород.

Деканские траппы близ Мумбаи и карта занимаемой ими площади Индии (синим цветом)

Однако по предыдущим прецедентам колоссальной вулканической активности, мы уже знаем, что подобные явления сами по себе вовсе не обязательно катастрофически влияют на земной климат, и соответственно флору и фауну. Скорее всего, такая активность должна совпасть с исключительными обстоятельствами, для запуска «механизма» массового вымирания. 

Лишь 6 из 11 крупных вымираний совпадали по времени с активными геологическими процессами. Большинство современных палеонтологов придерживается мнения, что таким «исключительным обстоятельством» явился удар 10 км астероида в центральной Америке 65 млн лет назад, в период активной фазы образования Деканских трапп.

Мощность удара была беспрецедентной в истории мезозойской эры. Выделившаяся энергия в 2 млн раз превышала энергию взрыва крупнейшего термоядерного заряда — «Царь бомбы». Площадь образовавшегося 180км кратера Чиксулуб была сравнима с суммарной площадью всех ударных кратеров образовавшихся в предыдущие 200 млн лет. 

Согласно некоторым геологическим моделям, сейсмическая волна от взрыва могла сфокусироваться в точке антиподе ударного кратера и вызвать лавовые извержения (или усилить их). К слову, в точке-антиподе столкновения тогда находился регион повышенной вулканической активности – тех самых деканских трапп. Гипотеза вовсе не утверждает что вулканизм был спровоцирован ударом астероида, так как формирование данных трапп было сугубо автономным процессом земной литосферы. Речь идет исключительно о возможном коротковременном усилении вулканической активности, так как явление «сейсмической фокусировки» в частном случае Земли сильно ограниченно.

Кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан (Мексика). Слева — кратер в видимом диапазоне, справа — с наложением карты гравитационных аномалий

Еще одним важным условием для начала процесса массового вымирания является состояние флоры и фауны к моменту «форс мажора». Как и перед пермь-триасовым вымиранием, палеонтологи фиксируют сокращение в разнообразии динозавров и остальных архозавров в маастрихском ярусе позденго мела (последние 7 млн лет существования динозаров). Связывают это с изменением глобального климата, так как сокращение разнообразия распространялось и на многие другие группы животных и растений (включая млекопитающих, птиц и цветковых). Это дало повод многим палеонтологам предположить что два этих катастрофических события (вулканы и астероид) произошли в «неудобное» для живой фауны время.

График частоты магматических извержений (шкала справа) и ударов астероидов (шкала слева) за последние 300 млн лет (из подтвержденных). Первые имеют сравнительно долговременный эффект на климат (миллионы лет), удар астероидов «переживается» природой в течении нескольких десятков тысяч лет. Как видно природные катаклизмы далеко не всегда провоцируют массовые вымирания (красные точки вверху — крупные вымирания, черные — малые)

График «коротковременных» вулканических извержений за посление 140 млн лет. В отличие от взрывных, лавовые извержения не сопровождаются существенными взрывными выделениями расплавленных горных пород. Процесс извержения происходит относительно спокойно. Красным кругом обозначено извержение супервулкана Тоба, 70 тыс лет назад

«Великий перелом»

Последнее из крупных вымираний и четвертое для млекопитающих произошло на границе эоценовой и олигоценовой эпохи палеогенного периода 35-30 млн лет назад. Процент вымирания видов в несколько раз превысил «фоновый» уровень – более 3% против 0,7% (на порядок слабее мелового вымирания). Это наиболее продолжительное из всех вымираний последних 300 млн лет длилось 4 млн лет. Связывают эоцен-олигоценовое вымирание как с падением двух крупных астероидов 35 млн лет назад (~5 и ~4 км в диаметре соответственно), так и со значимой глобальной вулканической активностью 35-29 млн лет назад (Северная, Центральная и Южная Америка, Африка и Ближний Восток, см. график выше).

100 и 90 км кратеры Попигай (Россия) и Чесапик (США), образовались с небольшим временным интервалом 35 млн лет назад, и предположительно стали одной из причин эоцен-олигоценового вымирания и общего похолодания климата в олигоцене

Впрочем, по мнению многих современных биологов, эоцен-олигоценовое вымирание было вовсе не последним. С последнего ледникового периода, 11 000 лет назад, биосфера Земли начала переживать очередное «Великое вымирание» в своей истории (голоценовое вымирание). Оно уже превысило масштаб эоценового вымирания, и по оценкам ученых видовое разнообразие фауны нашей планеты снизиться на 50% уже в конце этого века (больше 80% для земной флоры). И виной тому вовсе не вулканы или астероиды, а появление и развитие очень не обычного вида животных — человека разумного. 

Как видно на иллюстрации ниже, появление человека чаще всего провоцирует резкое снижение численности крупных млекопитающих (Мегафауны). В Африке и Южной Азии эффект был слабее, так как фауна постепенно адаптировалась к сосуществованию с постепенно сменяющими друг друга видами людей. На остальных континентах, где появление «супер охотника» было сравнительно резким, эффект сокращения был куда существенее

К сожалению, мы часто забываем что интеллектуальное превосходство человека над остальной живой природой должно сопровождаться и большой ответственностью, а не хищническим и часто нерациональным разграблением и уничтожением ее благ. Будем надеяться, что дело все-таки не дойдет до "Великого антропогенного вымирания", а если и дойдет, то мы не сгинем в той же пропасти, в которую мы сметем большую часть земной биосферы…

Ну а динозавры продолжают быть частью земной фауны в виде эволюционно успешных птиц.