Cretaceous–Paleogeno išnykimas

Cretaceous–Paleogeno išnykimas

Asteroido smūgis ir vulkaninė veikla, nulėmę ne-paukštinių dinozaurų žūtį

Epochos pabaiga

Daugiau nei 150 milijonų metų dinozaurai dominavo sausumos ekosistemose, o jūrose klestėjo tokie ropliai kaip mosasaurai, pleziozaurai, o danguje – pterozaurai. Ši ilga Mezozojaus sėkmė staiga nutrūko prieš 66 milijonus metų, ties Cretaceous–Paleogeno (K–Pg) riba (anksčiau vadinta „K–T“). Per gana trumpą geologinį intervalą išnyko ne-paukštiniai dinozaurai, stambūs jūriniai ropliai, amonitai ir daug kitų rūšių. Išlikusios grupės – paukščiai (paukštiniai dinozaurai), žinduoliai, kai kurie ropliai ir atrinktos jūrų faunos dalys – paveldėjo smarkiai pakitusį pasaulį.

Šio K–Pg išnykimo centre yra Čiksulubo smūgis – katastrofiškas ~10–15 km skersmens asteroido ar kometos susidūrimas dabartinio Jukatano (Yucatán) pusiasalio regione. Geologiniai duomenys ryškiai patvirtina šį kosminį įvykį kaip pagrindinę priežastį, nors vulkaniniai išsiveržimai (vadinamieji Dekano trapai Indijoje) prisidėjo papildoma įtampa dėl šiltnamio dujų ir klimato kaitos. Šis stichijų derinys atnešė daugybės Mezozojaus linijų pabaigą, tapo penktuoju dideliu masiniu išnykimu. Suprasdami šį įvykį galime matyti, kaip staigūs, plačios aprėpties sukrėtimai gali nutraukti net, atrodytų, nenugalimą ekologinį viešpatavimą.

2. Kreidos pasaulis iki smūgio

2.1 Klimatas ir biota

Vėlyvosios kreidos (~100–66 mln. m.) laikotarpiu Žemė buvo palyginti šilta, aukštas jūros lygis užliejo žemynų vidines dalis, sudarydamas seklių epikontinentinių jūrų. Angiospermos (žydintys augalai) suklestėjo, kurdamos įvairias sausumos buveines. Dinozaurų faunose buvo:

  • Teropodai: Tiranosaurai, dromaeosaurai, abelizaurai.
  • Ornitischiai: Hadrozaurai („antiesnapiai“), ceratopsai (Triceratops), ankilozaurai, pachycefalosaurai.
  • Sauropodai: Titanosaurai, ypač pietiniuose žemynuose.

Jūrose mosasaurai vyravo kaip viršūniniai plėšrūnai, kartu su pleziozaurais, o amonitai (galvakojai) buvo gausūs. Paukščiai jau diversifikavosi, žinduoliai užėmė gana mažas nišas. Ekosistemos atrodė stabilios ir gyvybingos, iki pat K–Pg ribos.

2.2 Dekano trapų vulkanizmas ir kiti stresoriai

Vėlyvojoje kreidoje Indijos subkontinente prasidėjo milžiniški Dekano trapų išsiveržimai. Šios bazaltinės išlietys išleido CO2, sieros dioksidą, aerozolius, galimai šildydamos ar rūgštindamos aplinką. Nors vien to turbūt nepakako išnykimui sukelti, tai galėjo silpninti ekosistemas ar daryti laipsnišką klimato poveikį, pasirengiant kažkam dar drastiškesniam [1], [2].

3. Čiksulubo smūgis: įrodymai ir mechanizmas

3.1 Iridžio anomalijos atradimas

1980 m. Luizas Alvarezas su bendraautoriais aptiko iridžio gausų molio sluoksnį ties K–Pg riba Gubijuje (Italijoje) bei kituose taškuose. Kadangi iridžio kiekis Žemės plutoje nedidelis, bet jį gausiau randame meteorituose, jie pasiūlė, kad didelis smūgis buvo šio išnykimo priežastis. Šį sluoksnį taip pat apibūdino kiti smūgio rodikliai:

  • Smūginis kvarcas (angl. shocked quartz).
  • Mikrotektitai (mažos stiklo sferulės, susidarančios vykstant uolienų išgaravimui).
  • Aukšta platininių grupių elementų koncentracija (pvz., osmis, iridis).

3.2 Kraterio vieta: Čiksulubas, Jukatanas

Vėlesni geofizikiniai tyrimai aptiko ~180 km skersmens kraterį (Čiksulubo kraterį) po Jukatano pusiasaliu Meksikoje. Jis tiksliai atitinka ~10–15 km skersmens asteroido/cometos smūgį: yra smūginės metamorfozės požymių, gravitacinių anomalijų, gręžiniai atskleidžia suardyto uolienos sluoksnius. Radiometrinis šių uolienų datavimas sutampa su K–Pg riba (~66 mln. m.), taip galutinai įrodant kraterio ir išnykimo ryšį [3], [4].

3.3 Smūgio dinamika

Susidūrimo metu kinetinė energija, prilygstanti milijardams atominių bombų, išsiskyrė:

  1. Smūginė banga ir išmetimas: Uolienų garai ir tirpūs skeveldros pakilo iki viršutinių atmosferos sluoksnių, galimai iškritę pasauliniu mastu.
  2. Gaisrai ir karščio banga: Visuotinius gaisrus galėjo uždegti vėl sugrįžtantys išmetimo fragmentai ar perkaitęs oras.
  3. Dulkių ir aerozolių gausa: Smulkios dalelės užtemdė Saulės šviesą, drastiškai sumažindamos fotosintezę kelių mėnesių ar metų „smūgio žiemos“ metu.
  4. Rūgštus lietus: Garuojant anhidrito ar karbonatinėms uolienoms išsiskyrė siera bei CO2, sukeldami rūgštų kritulių poveikį bei klimato perturbacijas.

Šių trumpalaikių tamsos/šalčio ir ilgalaikio šiltnamio padarinių derinys padarė plataus masto žalą sausumos ir jūrų ekosistemoms.

4. Biologinis smūgis ir selektyvūs išnykimai

4.1 Sausumos nuostoliai: ne-paukštiniai dinozaurai ir kt.

Ne-paukštiniai dinozaurai, nuo viršūninių plėšrūnų, pvz., Tyrannosaurus rex, iki milžiniškų augalėdžių, pvz., Triceratops, išnyko visiškai. Pterozaurai taip pat išmirė. Daugelis smulkesnių sausumos gyvūnų, priklausomų nuo didelių augalų ar stabilių ekosistemų, patyrė didelių nuostolių. Visgi tam tikros linijos išliko:

  • Paukščiai (paukštiniai dinozaurai) – galbūt išgyveno dėl mažesnio dydžio, sėklinio maisto, lankstesnės dietos.
  • Žinduoliai: Taip pat nukentėjo, bet atsigavo greičiau ir greitai evoliucionavo į stambesnes formas paleogene.
  • Krokodilai, vėžliai, varliagyviai: Vandens/ pusiau vandens grupėms taip pat pavyko išlikti.

4.2 Jūriniai išnykimai

Vandenynuose išnyko mosasaurai ir pleziozaurai, o kartu daug bestuburių:

  • Amonitai (ilgaamžiai galvakojai) išnyko, nors nautildai išliko.
  • Planktoninės foraminiferos bei kitos mikrofosilijų grupės smarkiai nukentėjo, svarbios jūrų mitybos tinkluose.
  • Koralai ir dvigeldžiai patyrė dalines ar vietines išnyktis, bet tam tikros giminės atsigavo.

„Smūgio žiemos“ metu smukusi pirminė gamyba tikriausiai badu pribaigė jūrų mitybos tinklus. Rūšys, mažiau priklausomos nuo pastovios produkcijos ar galinčios maitintis detritu, išgyveno geriau.

4.3 Išlikimo modeliai

Mažesnės, bendresnės (generalistinės) rūšys, galėjusios lanksčiai maitintis ar prisitaikyti, dažniau išgyveno, o stambūs arba labai specializuoti padarai išnyko. Toks dydžio / ekologinės specializacijos „selektyvumas“ gali rodyti, kad per stiprių aplinkos pokyčių (tamsa, gaisrai, šiltnamis) kombinacija suardė visą nusistovėjusią grandinę.

5. Dekano trapų vulkanizmo vaidmuo

5.1 Laiko sutapimas

Dekano trapų Indijoje išsiveržimai palieka plačius bazaltinius sluoksnius, datuojamus prie K–Pg ribos, išmetusius milžiniškus CO2 bei sieros kiekius. Kai kurie mokslininkai mano, kad vien to galėjo pakakti stambioms aplinkos krizėms, galbūt šilimo ar rūgštėjimo formai sukelti. Kiti mano, kad šis vulkanizmas tapo dideliu stresoriumi, bet pagrindinį „mirtiną smūgį“ sudavė Čiksulubo kosminis kūnas.

5.2 Bendrų efektų hipotezė

Dažnai teigiama, kad Žemė jau buvo „įtempta“ dėl Dekano išsiveržimų – su galimu šiltėjimu ar daliniais ekosistemų trikdymais – kai Čiksulubo smūgis viską galutinai sugriovė. Toks sąveikos modelis paaiškina, kodėl išnykimas buvo toks totalus: keli veiksniai kartu aplenkė ekosistemų atsparumą [5], [6].

6. Pasekmės: Naujas žinduolių ir paukščių amžius

6.1 Paleogeno pasaulis

Po K–Pg ribos išlikusios grupės sparčiai plito per paleoceno epochą (~66–56 mln. m.):

  • Žinduoliai plėtėsi į laisvas nišas, anksčiau užimtas dinozaurų, iš smulkių, galbūt naktinių formų perėjo prie įvairaus dydžio.
  • Paukščiai išsišakodavo, užimdami nišas nuo neskraidančių žemės paukščių iki vandens specializuotų formų.
  • Ropliai – krokodilai, vėžliai, varliagyviai ir driežai – išliko ar diversifikavosi naujose laisvose buveinėse.

Taigi K–Pg įvykis veikė lyg evoliucinis „perkrovimas“, panašus į kitus masinių išnykimų atvejus. Per naujai sukonstruotas ekosistemas vystėsi dabartinės sausumos biotos pagrindai.

6.2 Ilgalaikės klimato ir įvairovės tendencijos

Per Paleogeną Žemės klimatas pamažu vėso (po trumpalaikio Paleoceno–Eoceno terminio maksimumo), kas lėmė tolesnę žinduolių plėtrą, galų gale iškilo primatai, kanopiniai, plėšrūnai. Tuo pačiu jūrų ekosistemos persitvarkė – modernios koralų rifų sistemos, teleostinių žuvų radiacija bei banginių atsiradimas Eocene. Nėra mosasaurų ar kitų jūrų roplių, tad kai kurias nišas užėmė jūriniai žinduoliai (pvz., banginiai).

7. K–Pg išnykimo reikšmė

7.1 Smūgio hipotezių patvirtinimas

Dešimtmečiais Alvarezo atrasta iridžio anomalija sukėlė ginčų, bet Čiksulubo kraterio aptikimas didžiąja dalimi išsklaidė neaiškumus: didelis asteroido smūgis gali sukelti staigias pasaulines krizes. K–Pg įvykis yra pavyzdys, kaip išorinė kosminė jėga gali staigiai pakeisti Žemės „status quo“, perrašydama ekologinę tvarką.

7.2 Masinio išnykimo dinamikos suvokimas

K–Pg ribos duomenys padeda suprasti išnykimo selektyvumą: mažesnės, labiau apibendrintos rūšys ar gyvenimo būdai išliko, o stambios bei labai specializuotos – išnyko. Tai aktualu ir šiandien, svarstant, kaip biologinė įvairovė reaguoja į spartų klimatinių ar aplinkos stresorių padidėjimą.

7.3 Kultūrinis ir mokslinis paveldas

„Dinozaurų išnykimas“ labai įsitvirtino viešojoje vaizduotėje, tapęs archetipiniu paveikslu, kaip stambus meteoritas užbaigia Mezozojų. Ši istorija formuoja mūsų supratimą apie planetos trapumą – ir kad būsimasis stambus susidūrimas galėtų šiuolaikinei gyvybei kelti panašią grėsmę (nors artimo laiko tikimybė menka).

8. Ateities tyrimų kryptys ir neatsakyti klausimai

  • Tikslesnė chronologija: Aukšto tikslumo datavimas siekiant nustatyti, ar Dekano išsiveržimai visiškai sutapo su išnykimo horizontu.
  • Išsamus tafonomijos tyrimas: Kaip vietiniai fosilijų telkiniai atspindi proceso trukmę – staigų, ar iš kelių fazių.
  • Visuotinis užtemimas ir gaisrai: Suodžių, anglies nuosėdų tyrimai padės patikslinti „smūgio žiemos“ laikotarpį.
  • Atsistatymo keliai: Paleoceno bendrijos rodo, kaip išlikusieji atkūrė ekosistemas.
  • Biogeografiniai modeliai: Ar buvo tam tikrų regionų „prieglaudos“? Ar išlikimas priklausė nuo platumos?

9. Išvada

Kreidos–Paleogeno išnykimas išryškina, kaip išorinis smūgis (asteroido kritimas) ir ankstesnė geologinė įtampa (Dekano vulkanizmas) bendromis jėgomis pajėgūs naikinti didžiulę dalį biologinės įvairovės ir numarinti net vyraujančias grupes – ne-paukštinius dinozaurus, pterozaurus, jūrų roplius bei daugelį jūrinių bestuburių. Staigumas pabrėžia gamtos trapumą intensyvių kataklizmų akivaizdoje. Po šio išnykimo išgyvenusios žinduoliai bei paukščiai perėmė stipriai pakitusią Žemę, atverdami evoliucines linijas, atvedusias iki šiuolaikinių ekosistemų.

Šalia paleontologinės reikšmės K–Pg įvykis rezonuoja ir platesnėje plotmėje – planetos grėsmių, klimato virsmų ir masinių išnykimų aptarimuose. Narpliodami ribos molio bei Čiksulubo kraterio įrodymus, mes vis geriau suprantame, kaip Žemės gyvybė vienu metu gali būti ir ištverminga, ir labai pažeidžiama, veikiama kosminių atsitiktinumų bei planetos vidaus procesų. Dinozaurų žūtis, nors biologine prasme tragiška, atvėrė evoliucinius kelius Žinduolių amžiui – ir galiausiai mums.

Nuorodos ir tolesnis skaitymas

  1. Alvarez, L. W., Alvarez, W., Asaro, F., & Michel, H. V. (1980). “Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction.” Science, 208, 1095–1108.
  2. Schulte, P., et al. (2010). “The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous–Paleogene boundary.” Science, 327, 1214–1218.
  3. Hildebrand, A. R., et al. (1991). “Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico.” Geology, 19, 867–871.
  4. Keller, G. (2005). “Impacts, volcanism and mass extinction: random coincidence or cause and effect?” Australian Journal of Earth Sciences, 52, 725–757.
  5. Courtillot, V., & Renne, P. (2003). “On the ages of flood basalt events.” Comptes Rendus Geoscience, 335, 113–140.
  6. Hull, P. M., et al. (2020). “On impact and volcanism across the Cretaceous-Paleogene boundary.” Science, 367, 266–272.
Επιστροφή στο ιστολόγιο