Как вымерли динозавры? Почему виноват не только метеорит

С тех пор как динозавров открыли в начале XIX века, причина их исчезновения занимала умы ученых. Посмотрим, какие версии выдвигались, как их обосновывали и к чему научное сообщество в итоге пришло.

Все виды живых существ вымирают. Трилобиты, динозавры, мамонты, странствующие голуби — всех их больше нет. Жизнь на Земле существует более 3 миллиардов лет, и 90% когда-либо существовавших видов уже исчезли. Когда-нибудь исчезнет и Homo sapiens, человек разумный.У этого явления, конечно, есть и обратная сторона: постоянно возникают новые виды. Динозавры, мамонты, странствующие голуби — когда-то всех их не было, а потом они появились. Меняется окружающая среда, формируются новые экологические ниши, и живые организмы стремятся их занять.Сейчас не особо верится, но изначально людям трудно было принять саму концепцию вымирания. Всех живых существ когда-то создал Бог, и с тех пор они в таком виде существуют — чего тут думать-то? Но к XIX веку люди стали находить всё больше окаменелостей животных, которых явно уже не было, например мамонтов. И тогда известный французский натуралист Жорж Кювье придумал теорию катастрофизма. Согласно ей, в каждый геологический период господствовал свой набор живых существ, затем они внезапно исчезали в ходе некой катастрофы, и на их месте возникали новые.Сторонники теории Дарвина же считали, что виды появлялись и исчезали медленно и постепенно.

Сегодня мы знаем, что виды постоянно появляются и вымирают. Например, птицы перелетают на необитаемый остров и заселяют его. Со временем они приспосабливаются к местной пище и всё сильнее отличаются от своих материковых собратьев — и вот перед нами уже два вида птиц. Так произошло с галапагосскими вьюрками, которые когда-то перелетели на Галапагосские острова и положили начало сегодняшним четырнадцати видам. Бывает и наоборот. Начинает постепенно холодать — из-за изменения климата каждое следующее поколение чуточку отличается от предыдущего, и пару миллионов лет спустя формируется новый вид. А старого больше нет. Он вымер. А когда, например, один вид вытесняет из среды обитания другой и тот вымирает, это называется фоновым вымиранием.

Великие вымирания

Звероящеры, такие как иностранцевия (с клыками) и скутозавр, исчезли в ходе пермо-триасового вымирания / Dmitry Bogdanov [CC BY 3.0]Но кроме фонового вымирания были и другие. В 1982 году американские палеонтологи Джек Сепкоски и Дэвид Рауп опубликовали исследование. Перед этим они почти два десятилетия провели в библиотеках (Интернета ещё не было), анализируя данные о существовании 36 тысяч родов животных, их появлении и вымирании. Наложив данные на временную шкалу, учёные получили график разнообразия живых существ, где видны несколько провалов. Это периоды, когда количество родов (а значит, и видов) живых существо резко уменьшалось, а новые виды притом не появлялись. Такие отрезки времени назвали массовыми (или великими) вымираниями.Всего их было пять.450–443 миллиона лет назад — ордовикско-силурийское вымирание. Из-за вулканизма, потепления и аноксии (падения уровня кислорода в воде) вымерли многочисленные морские организмы.372 миллиона лет назад — девонское вымирание. Вымерли 70% морских обитателей, в том числе почти все организмы, формировавшие коралловые рифы.253–251 миллион лет назад — «великое» пермское вымирание. Из-за катастрофического вулканизма на территории нынешней Сибири вымерли 83% всех родов живых существ, причём особенно пострадали морские обитатели — их погибло более 90%, например, полностью вымерли трилобиты. Это вымирание — самое крупное по масштабам.208–200 миллионов лет назад — триасовое вымирание. Из-за изменения климата и флюктуаций уровня океана вымерли конкуренты динозавров — псевдозухии. Освободилось много экологических ниш, и это помогло динозаврам занять господствующее положение на суше.65,5 миллиона лет назад — мел-палеогеновое вымирание. Вымерли динозавры (кроме птиц), а также летающие рептилии (птерозавры), морские рептилии (мозазавры и плезиозавры), аммониты и белемниты.Мел-палеогеновое вымирание было не первым и не самым масштабным. Но оно самое недавнее (если не считать шестого). А ещё в ходе него вымерли динозавры — поэтому о нём и поговорим.

Китайский речной дельфин — один из видов животных, исчезнувших по вине человека / Roland Seitre [CC BY-SA 3.0]В последнее время всё больше ученых приходит к выводу, что мы живём в период следующего, шестого вымирания. И причина его — не падение астероида и не распад континентов, а деятельность человека. Ещё недавно люди уничтожали животных напрямую: убивали ради мяса или меха. Так исчезли дронты, странствующие голуби, стеллеровы коровы. Сейчас же человеческое влияние стало косвенным, но оттого не менее сильным. Вырубили лес ради пастбищ или плантаций — вымирают эндемичные жабы или цветы, которые росли только в этом лесу. Перегородили реку плотиной ради электричества — вымирают редкие рыбы, которые нерестились в горном озере у истоков реки. Промышленное рыболовство, загрязнение воды и воздуха, добыча полезных ископаемых, разливы нефти, шумовое загрязнение — всё это делает жизнь животных и растений сложнее, и многие из них не выдерживают давления. По оценкам учёных, скорость нынешнего вымирания в сто раз превышает обычные фоновые значения. Американская писательница Элизабет Колберт даже написала об этом книгу «Шестое вымирание» и получила за нее Пулитцеровскую премию.

Версии вымирания

В основном палеонтология занимается изучением окаменелостей. Их сущность двойственна: это вроде бы камни, но образовались они из живых существ. Вот и люди в палеонтологию приходят двумя путями: одни из геологии, другие из биологии. Геологи склонны любое масштабное изменение в биосфере объяснять внешними причинами. Метеорит упал! Уровень моря повысился! Солнечная активность возросла! Произошли катастрофические извержения вулканов!Биологи же такое не любят. Для них вся биосфера — единая система, которая почти не реагирует на внешние воздействия. И все изменения биологи объясняют биологическими причинами. Появились цветковые растения, и динозавры не смогли адаптироваться к новой пище! Размножились млекопитающие и съели всех детенышей динозавров! Деревья скрепили корнями грунт, в моря перестали стекать полезные вещества, начался голод, и все вымерли!Если отбросить совсем уж радикальные гипотезы (о том, что динозавров погубил смертельный вирус, они отравились ядовитыми растениями или их убило космическое излучение), то основные версии вымирания таковы.Давление со стороны млекопитающих. К середине мелового периода стали появляться млекопитающие современного типа, в том числе растительноядные — условно говоря, мыши. А где мышки, там и кошки. Появилась экологическая ниша для небольшого ловкого хищника. Причем активного в том числе (или даже в основном) ночью, в отличие от дневных динозавров. Разумеется, такой хищник не обязан питаться только мелкими зверьками — детёныш динозавра ему тоже подойдёт. А детёныши у всех динозавров были мелкие, и из-за разницы в размерах родители не могли о них позаботиться. Вот и получается, что в детстве все динозавры оказывались беззащитными перед хищными млекопитающими. В течение нескольких миллионов лет динозавров становилось всё меньше и меньше, пока они не вымерли окончательно.Естественный упадок. К концу мезозойской эры динозавры достигли пика развития. Трицератопсы и гадрозавры эффективно перетирали почти любую растительную пищу. На них охотились быстрые тираннозавры с бинокулярным зрением и пастью, способной перемалывать кости. Причём детеныши этих динозавров тоже были очень эффективными животными. В результате целые экосистемы оказались заняты всего несколькими видами. Кое-где остатки трицератопсов составляют больше двух третей всех окаменелостей. Но в силу своего совершенства динозавры загнали сами себя в тупик. Система, где в равновесии находятся два-три вида животных, крайне уязвима. Стоит её легонько толкнуть — и она рухнет.

Извержение в Деканских траппах и падение метеорита — вероятнее всего, динозавров погубило стечение этих двух катастрофических обстоятельств / Planet Labs, Inc [CC BY-SA 4.0]Деканские траппы. Примерно 65 миллионов лет назад в Индии началась серия извержений вулканов. Но траппы — это не такие вулканы, какие рисуют в детских книжках: гора в виде правильного конуса, из вершины которой течёт лава. Траппы образуются, когда в земле разверзаются трещины шириной в сотни метров и длиной в километры, и оттуда течёт целое море расплавленного камня. Так продолжается сотни, иногда тысячи лет. В 1815 году на индонезийском острове Сумбава произошло извержение вулкана Тамбора — 7-балльное по шкале вулканической активности. На самом острове сразу исчезло всё живое; десятки тысяч человек погибли и на окрестных островах. Извержение такой силы имело и глобальные последствия. В атмосферу попало огромное количество пыли и пепла. Они затмили Солнце, и на всей Земле похолодало. Следующий, 1816 год вошёл в историю как год без лета — в США и Европе он до сих пор считается самым холодным за всю историю метеорологических наблюдений. За ним последовал массовый неурожай и голод, а небо ещё несколько лет «радовало» психоделическими закатами. И это всего один вулкан! Что говорить о целом море лавы площадью в половину Индии.И, наконец, метеоритная, она же астероидная гипотеза. Это относительно новая идея. В 1980 году американский физик Уолтер Альварес обнаружил так называемую иридиевую аномалию — слой глины с высоким содержанием иридия, отложившийся как раз на границе двух эр. Ниже этого слоя находилось полно окаменелостей, выше тоже, но сам слой был мёртвым. К тому же иридий на Земле встречается редко. Зато его много в небесных телах — кометах и астероидах. Поэтому Альварес предположил, что в то время на Землю упал большой метеорит, из-за которого и произошло вымирание. Со временем нашли и сам кратер — впадину диаметром 180 километров на мексиканском полуострове Юкатан. Причём метеорит упал ещё и в залежи сульфатов. В результате в атмосферу взметнулись не только пыль и расплавленный камень, но и сотни тонн диоксида и триоксида серы, которые при контакте с водой превратились в серную кислоту. Эти выбросы заслонили Солнце и даже, более того, создали в атмосфере взвесь, отражающую его лучи. Наступила тьма, длившаяся несколько месяцев, а то и лет. Прекратился фотосинтез растений, и гигантским травоядным, а вслед за ними и хищникам, стало нечего есть.

Где правда?

Проблема в том, что великое вымирание — штука глобальная, и оно должно было затронуть всех и везде: и гигантов в Южной Америке, и цератопсов в Северной, и морских ящеров в море над будущей Москвой, и небольших птицеподобных динозавров в полупустынях Монголии. Потому так несостоятельны версии про вирусы и млекопитающих, питавшихся яйцами динозавров. Не может один и тот же вирус поразить всех динозавров на всех континентах. Да и млекопитающим вряд ли удалось бы съесть яйца летающих птерозавров или морских мозазавров.Признаков упадка динозавры тоже на самом деле не выказывали. Скорее наоборот: в позднем меловом периоде динозавров было даже больше, чем когда-либо ещё. Хотя тут есть нюанс. Самые подробные окаменелости этого времени находили только в Северной Америке и Канаде. Именно там жили тираннозавры и трицератопсы. А вот о том, что в это время происходило, скажем, на юге Африки или в Сибири, мы почти ничего не знаем.Гипотеза о Деканских траппах звучит очень убедительно. В конце концов, похожее, хотя и более масштабное событие стало причиной предыдущего, пермо-триасового вымирания. Тогда разлились Сибирские траппы. Но извержения в Индии начались за несколько тысяч лет до вымирания и продолжались ещё несколько тысяч лет после. Так что они могли негативно повлиять на жизнь на Земле, но в одиночку вызвать вымирание были всё же не способны.

Динозавры (и птерозавр) американской формации Хелл-Крик, конец мелового периода / Durbed [CC BY-SA 3.0]Сейчас общепринятой гипотезой считается метеоритная. Падение метеорита и вызванная им многомесячная ночь нарушила пищевые цепи на суше и в море. Российский палеонтолог Павел Скучас называет эту ситуацию неудачным пасьянсом. Динозаврам как будто выпало сразу несколько плохих карт: начали извергаться вулканы в Индии; пока они извергались, упал метеорит — причём упал очень неудачно, как раз с противоположной стороны земного шара; сейсмические волны от падения прошли с обеих сторон через всю планету, сомкнулись в Индии и подлили масла в огонь извержений.Небольшое сокращение разнообразия динозавров тогда всё же было — оно коснулось не всех, а только крупных растительноядных. В обычных условиях экосистемы они оправились бы, но не после падения огромного метеорита на фоне грандиозных извержений.

Как выразился учёный Александр Марков: «Нас

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». Фильмы и популярные книги часто для зрелищности упрощают научные концепции. В итоге реальность обычно бывает сложнее и скучнее, чем кино. Настоящий космонавт едва ли сможет пролететь на огнетушителе между посадочным модулем и станцией «Тяньгун», как Сандра Буллок в «Гравитации». Настоящие боевые роботы вряд ли окажутся похожи на людей с блестящими металлическими черепами и светящимися красными глазами. И даже если людям удастся воскресить динозавров, то явно не при помощи крови, извлечённой из куска янтаря.И всё же во многих аспектах образы динозавров ровно настолько зрелищны, как нам показывают в кино. Тираннозавр действительно был крупнейшим сухопутным хищником всех времен, а один взрослый патаготитан и правда весил как целое стадо слонов. И главной причиной гибели динозавров действительно стал невероятный, по-киношному гигантский метеорит.

Мел-палеогеновое вымирание часто называют вымиранием динозавров и спрашивают: но если упал метеорит, то почему не вымерли другие животные? Крокодилы, млекопитающие, птицы?Ответ прост: они вымерли, но не все. Исчезли почти все крокодилы, все птерозавры и морские рептилии, множество млекопитающих и древних птиц. Однако если из миллиона «мышек» выживет сто особей, они смогут размножиться. А если из ста тысяч тираннозавров выживет десяток особей в разных местах, самец с самкой просто не встретятся и не дадут потомства.Крупным животным нужно больше еды, они медленнее размножаются. В конце концов, их попросту меньше. В короткой перспективе быть крупным выгодно: хищник скорее выберет мелкую добычу. Во время засухи крупное животное сможет отогнать мелюзгу от последней лужи с водой и выживет. Но когда ночь длится месяцы и годы, большой размер (и большая потребность в пище) становится приговором. Мелкие зверьки, которые могут питаться падалью и червячками; птички, выкапывающие семена из земли; крокодилы и черепахи, способные жить вообще без еды месяцами, — вот кто получил преимущество на постапокалиптической Земле.