В наше время каждому школьнику известно, что в мезозойскую эру на Земле жили динозавры, но в какой-то момент они взяли да и вымерли. Случилось это около 66 млн лет назад. Вообще верхнюю границу мезозойской эры как раз и определяют по наличию окаменелостей динозавров (и некоторых других животных) — выше их уже нет, и там начинается кайнозойская эра.

Все это так, и ученые хорошо разобрались с геохронологической шкалой, однако в геологической истории немало белых пятен, среди которых особенно назойливое выражается простым вопросом: почему вымерли динозавры? Что послужило причиной ухода со сцены жизни этой процветающей группы рептилий? Как произошло, что за относительно короткий промежуток времени с лица Земли исчезли все существовавшие в меловом периоде семейства, роды и виды больших ящеров?

Это одна из самых известных проблем палеонтологии, по которой выдвигалось множество гипотез. Сегодня научный консенсус связывает массовое мел-палеогеновое вымирание прежде всего с последствиями падения крупного астероида в районе современного полуострова Юкатан; роль вулканизма Деканских траппов и других факторов продолжает обсуждаться. Хотя мы и так ждем уже почти три столетия: впервые то, что в прошлом происходили глобальные биологические катастрофы, исследователи поняли еще в XVII в.

И уже в то далекое время выдвинули первые гипотезы относительно гибели доисторических животных — вспомните хотя бы версию Всемирного потопа. В последующие десятилетия возникали более правдоподобные предположения, которые, правда, имели массу недостатков и никак не могли претендовать на истинность.

Если вы вдруг усмехнулись над наивностью палеонтологов прошлых столетий, то зря — нынешние ученые в некоторых вопросах не очень-то далеко ушли от своих предшественников. Сегодня основные события на границе мела и палеогена изучены гораздо лучше, хотя детали того, как именно катастрофа воздействовала на разные экосистемы, продолжают исследоваться.

Однако спешим вас разочаровать — мы не будем подробно разбирать каждую из существующих гипотез, потому что их слишком много. Мы просто оценим многообразие мнений по поводу вымирания динозавров, а также взглянем на наиболее правдоподобные и перспективные версии событий, происходивших около 66 млн лет назад.

Кстати говоря, палеонтологи и биологи удивляются тому ажиотажу, который поднялся вокруг вымирания динозавров в широкой публике, ведь в истории Земли происходили куда более масштабные и в то же время загадочные явления. Например, все еще ждет своей разгадки массовое пермское вымирание, случившееся около 251,4 млн лет назад и по праву зовущееся Величайшим. А тайна зарождения жизни на нашей планете еще более сложна и интересна.

Но динозавры заняли видное место в массовой культуре, а поэтому их исчезновение интересует людей больше, чем вымирание каких-то там трилобитов. Ну что ж, раз так, то давайте узнаем, отчего могли погибнуть самые успешные и крупные животные, когда-либо ходившие по поверхности нашей планеты.

Беда из космоса

Большинство гипотез вымирания динозавров отталкиваются от того факта, что динозавры, а также и другие животные, вымерли относительно быстро, по геологическим масштабам почти мгновенно (хотя это «мгновение», длившееся десятки и даже сотни тысяч лет, нам кажется целой вечностью). Многие ученые думают так: раз динозавры погибли в короткий срок, значит, на Земле случилась какая-то катастрофа глобального масштаба, заставшая животных врасплох. И возможно, беда пришла извне — из необъятного космоса.

Например, известный нам ученый Дейл Рассел совместно со своим коллегой Тэкером Уоллесом выдвинул гипотезу, что динозавры вымерли из-за произошедшей недалеко от Земли вспышки сверхновой звезды. Эту идею в свое время поддерживал и советский астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский.

Идея проста: во время вспышки сверхновой звезды рождаются мощнейшие потоки проникающего излучения, или, попросту говоря, радиация. Наиболее опасным является гамма-излучение, которое практически не задерживается земной атмосферой. По мысли Рассела и Шкловского, именно это излучение и погубило динозавров, а также и львиную долю других животных, в том числе и водоплавающих.

Гипотеза близкой вспышки сверхновой не получила подтверждения: геологическая летопись границы мела и палеогена не содержит ожидаемых свидетельств такого события, тогда как для крупного астероидного удара существует целый комплекс независимых признаков.

В 1970-х гг. при изучении границы мела и палеогена в Италии исследователи обратили внимание на тонкий слой глины, необычно богатый иридием. Возраст этого слоя — около 66 млн лет. В 1980 г. Луис и Уолтер Альваресы с коллегами связали глобальную иридиевую аномалию с падением крупного космического тела.

Иридия в земной коре мало, тогда как в некоторых метеоритах его относительная концентрация выше. Поэтому глобальный слой, обогащённый иридием, стал важным аргументом в пользу космического удара. Сам по себе иридий не был единственным доказательством: позднее были обнаружены ударно изменённые минералы, стекловидные частицы и сам кратер Чиксулуб подходящего возраста.

Установлено, что в этих космических телах концентрация иридия очень высока, а значит, в месте удара большого метеорита в поверхность Земли как раз и будет наблюдаться иридиевая аномалия. А если метеорит будет большим и тяжелым (около 10 км в диаметре и 10 млрд т весом), то иридий осядет не в одном месте, а на очень большой территории. К настоящему времени известно более чем о 20 иридиевых аномалиях (с превышением концентрации металла до 120 раз) в различных частях Земли, и почти все они возникли в одно время.

Все эти мысли и легли в основу выдвинутой в 1980 г. Альваресом «импактной гипотезы», или гипотезы метеоритного удара, в результате которого погибли динозавры. По расчетам ученого при падении на Землю такого «камешка», в воздух поднимется огромное количество пыли (порядка 600 млрд т), которая на несколько лет закроет Солнце. Наступит «астероидная зима» со всеми вытекающими последствиями: похолоданием, потемнением, общим ухудшением атмосферы и т. д.

В общем после падения такого тяжелого метеорита за несколько лет должны практически полностью погибнуть фотосинтезирующие растения, а в океанах — планктон и водоросли. Так как именно растения лежат в основе всех пищевых цепочек, начнут гибнуть и животные, в том числе и динозавры. И за несколько лет, пока небо вновь не прояснится, погибнут очень многие животные и растения. А свидетельством этой катастрофы останется огромный ударный кратер — Чиксулуб диаметром примерно 150 км — был обнаружен на полуострове Юкатан, что в Центральной Америке.

Эта гипотеза стала невероятно популярной, ведь она красива и зрелищна, людям нравится сама идея планетарной катастрофы, а потому она прижилась и прочно осела в массовом сознании. Со временем положение изменилось: открытие и датировка кратера Чиксулуб, глобального слоя, обогащённого иридием, и других следов удара сделали импактную гипотезу основной научной моделью мел-палеогенового вымирания.

При этом учёные продолжают обсуждать точный темп исчезновения отдельных групп и взаимодействие последствий удара с вулканизмом и климатическими изменениями. Но сам удар крупного астероида у Чиксулуба и его ключевая роль в массовом вымирании подтверждаются большим комплексом геологических данных.

Массовое вымирание было избирательным, но это не противоречит импактной модели. Вероятность выживания зависела от среды обитания, размеров тела, рациона, способности переживать длительный дефицит пищи и других особенностей. Среди динозавров исчезли нептичьи линии, тогда как одна ветвь — птицы — пережила катастрофу.

Таким образом, импактная гипотеза сегодня не является маргинальной версией: она лежит в основе современного объяснения мел-палеогенового кризиса, хотя исследование дополнительных факторов продолжается. Если допустить падение на Землю нескольких метеоритов с периодом в несколько лет, то можно значительно продлить сроки «астероидной зимы». Но такое событие практически невозможно, а если и возможно, то оно не продлит зиму на тысячи лет. Да и никаких доказательств постепенного выпадения на Землю сразу большого числа небесных камней (хотя бы двух, что уж говорить о десятках!) сейчас нет.

Еще одна модификация этой версии — допущение, что Земля столкнулась не с метеоритом, а с кометным ядром. Что это меняет? А то, что комета больше «пылит», значительная ее масса испарится еще в земной атмосфере, и в поверхность планеты ударится то, что останется, и тоже испарится. Все это в конечном итоге продлевает «астероидную зиму», однако в этом случае иридиевых аномалий не должно возникать.

Таким образом, космические гипотезы имеют разную научную ценность. Для вспышки сверхновой или серии многочисленных ударов убедительных данных нет, а падение астероида Чиксулуб подтверждено геологически и считается ключевым событием мел-палеогенового вымирания. При этом стоит рассмотреть и процессы, происходившие на самой Земле.

Виновата Земля

Учеными выдвинуто большое количество гипотез, объясняющих вымирание динозавров различными глобальными изменениями и катаклизмами, виной которых была сама Земля. Однако мы здесь не будем обсуждать все — некоторые из них не просто фантастичны, а абсурдны и не стоят нашего внимания.

Магнитное поле Земли действительно меняется, а в геологической истории много раз происходили инверсии его полярности. Однако такие перестройки не являются мгновенными: по палеомагнитным данным, переход обычно занимает сотни или тысячи лет.

Так вот, геологи уже давно отметили, что отложения горных пород, лежащие ниже границы мезозоя и кайнозоя, имеют обратную намагниченность по сравнению с вышележащими. И по ряду пород можно определить, что резкая смена (или инверсия) полюсов Земли произошла как раз 66 млн лет назад. Вероятно, некоторые ученые подумали, что эта смена полюсов как раз и стала причиной гибели животных.

Правда, не совсем понятно, как это могло повлиять на жизнь, потому что мы никогда не сталкивались с подобным явлением. Возможно, опасность заключается в том, что смена полюсов должна сопровождаться полным исчезновением у Земли магнитного поля, которое в полной мере восстанавливается за несколько лет. А без магнитного поля на поверхность нашей планеты обрушится поток космического излучения, губительный для всего живого.

Вполне правдоподобная версия, однако ученые сомневаются, что сама смена полюсов как-то негативно скажется на биосфере Земли, а космическое излучение задерживается не только магнитным полем, но и атмосферой, которая никуда не пропадает. Так что эта гипотеза практически не рассматривается всерьез.

Предлагались и гипотезы о резком изменении содержания кислорода в атмосфере. Реконструкции древней атмосферы имеют заметную неопределённость, но убедительных данных о внезапном падении кислорода примерно с 30 до 16 % именно на границе мела и палеогена, которое «задушило» динозавров, нет.

Чем могло быть вызвано столь стремительное сокращение кислорода — неизвестно. Хотя сами авторы гипотез предлагают различные причины, среди которых и падение астероида — из-за него, как мы помним, могло значительно сократиться количество фотосинтезирующих растений и водорослей, что привело бы и к уменьшению выделения кислорода.

Причиной гибели динозавров могли стать и изменения в Мировом океане. Возможно, что-то привело к его охлаждению либо к изменению химического состава его вод. Это, конечно, могло сказаться на животных, однако, как и в случае с предыдущими гипотезами, доказательств справедливости данной версии нет.

Зато ученые точно знают, что в мезозое происходили значительные колебания уровня Мирового океана, а это также могло привести к вымиранию животных, особенно морских. Потому что основная масса океанической жизни сосредоточена в относительно мелководных континентальных шельфах, а в случае значительного обмеления океанов площадь шельфов сокращается, превращаясь в сушу. Последствия такого события предугадать несложно: это приведет к гибели большого количества морских животных.

Итак, мы описали практически нежизнеспособные гипотезы, и настала пора посмотреть на то, что действительно могло иметь место. В частности — уже упомянутые нами глобальные извержения вулканов и траппы, в принципе способные погубить если и не все живое на Земле, то значительную его часть.

Крупные извержения действительно могут сильно влиять на климат. Вблизи границы мела и палеогена на территории современной Индии происходили масштабные излияния базальтов, сформировавшие Деканские траппы. Их вклад в климатические изменения и массовое вымирание активно исследуется, но он рассматривается рядом с хорошо подтверждённым ударом Чиксулуба, а не вместо него.

Массовые извержения вулканов и излияние магмы опасны тем, что выделяют огромное количество вулканического пепла, углекислоты, соединений серы и множество других ядов. Все это как раз и ведет к «вулканической зиме», которая могла бы стать серьезным испытанием для жизни. Кроме того, животных могли убивать и сами вулканы — уже через месяцы после начала извержений вокруг них образовывалась безжизненная горячая и наполненная ядовитым воздухом территория, совершенно не приспособленная к жизни, больше похожая на преисподнюю, чем на матушку-Землю.

Резкое затемнение и похолодание после удара могло разрушить пищевые цепи на суше и в океане. Сегодня физиологию динозавров не сводят к простой схеме «холоднокровные рептилии»: у разных групп обмен веществ был различным. Поэтому ключевым фактором катастрофы считают не просто охлаждение тела динозавров, а быстрый кризис экосистем и первичной продуктивности.

Иногда обсуждалась и температурная зависимость пола потомства. Однако она характерна не для всех современных рептилий, а механизм определения пола у большинства динозавров неизвестен. Поэтому сценарий, в котором похолодание якобы привело к появлению почти одних самцов и тем самым уничтожило динозавров, не считается установленным объяснением вымирания.

Избирательность вымирания — важная часть задачи, но современная картина значительно яснее, чем несколько десятилетий назад. Разные группы организмов имели разную устойчивость к разрушению пищевых цепей, пожарам, похолоданию, закислению океана и другим последствиям катастрофы. Совокупность данных уверенно связывает массовое вымирание около 66 млн лет назад с ударом Чиксулуба, хотя роль фоновых климатических изменений и вулканизма продолжает уточняться.

Катастрофа и перестройка биосферы

Вымирание — естественная часть эволюции, но мел-палеогеновое событие было не обычной постепенной сменой видов. Геологическая летопись показывает резкий глобальный кризис около 66 млн лет назад, совпадающий по времени с ударом астероида Чиксулуб.

Астероид диаметром примерно 10–15 км выбросил в атмосферу огромное количество пыли, аэрозолей и продуктов горения. После первоначальных пожаров и цунами главным глобальным последствием стало резкое сокращение солнечного света. Фотосинтез ослаб, первичная продуктивность упала, и вслед за растениями и планктоном начали разрушаться пищевые цепи.

Это помогает понять, почему выживание было избирательным. Небольшие животные, виды с гибким рационом, обитатели пресных вод и организмы, способные питаться детритом или долго переносить нехватку пищи, в ряде случаев имели преимущества. Птицы — единственная дожившая до наших дней ветвь динозавров — пережили катастрофу, тогда как все нептичьи динозавры исчезли.

Деканский вулканизм и климатические изменения позднего мела могли влиять на экосистемы до и после удара. Учёные продолжают выяснять, насколько эти факторы усиливали или смягчали отдельные последствия. Однако они не отменяют главного вывода: именно удар Чиксулуба считается основной причиной массового мел-палеогенового вымирания.

После катастрофы биосфера восстанавливалась постепенно. Освободившиеся экологические ниши открыли новые возможности для млекопитающих и птиц, которые в кайнозое быстро разнообразились. Поэтому исчезновение нептичьих динозавров стало не «решением эволюции» и не неизбежным исходом их развития, а результатом чрезвычайного глобального события, резко изменившего условия жизни на планете.