Мел-палеогеновое вымирание
Мел-палеогеновое вымирание — одно из самых масштабных массовых вымираний в геологической истории Земли, ознаменовавшее окончание мезозойской эры (мелового периода) и начало кайнозойской эры (палеогена). Данный глобальный катаклизм произошел приблизительно 66 миллионов лет назад. В ходе катастрофы с лица планеты исчезло около 75 % всех видов живых организмов. По своим масштабам этот кризис биоразнообразия уступает лишь гипотетическим катастрофам глубокого прошлого, связанным с тотальным оледенением планеты («Земля-снежок»).
Изменения в составе фауны и флоры
В результате катаклизма биосфера претерпела радикальные структурные изменения. Полностью вымерли нептичьи динозавры, а также все наземные четвероногие животные, масса тела которых превышала 25 килограммов. Тотальному исчезновению подверглись птерозавры — летающие рептилии, доминировавшие в воздушном пространстве мезозоя и достигавшие колоссальных размеров. В морских экосистемах вымерли гигантские рептилии: плезиозавры и мозазавры. Океаны также навсегда лишились аммонитов — обширной группы головоногих моллюсков, которые непрерывно существовали с палеозойской эры и успешно пережили все предыдущие массовые вымирания. Значительное сокращение видового разнообразия затронуло костистых рыб, акул, моллюсков и ранних птиц. В растительном мире произошло масштабное вымирание многих групп голосеменных растений и папоротников.
Несмотря на колоссальный урон, часть биоты успешно пережила катастрофу. Вымирание гигантских рептилий освободило множество экологических ниш, что предопределило дальнейший вектор эволюции. Кризис преодолели млекопитающие, которые в мезозойскую эру представляли собой мелких насекомоядных животных, размером не превышавших современных мышей и крыс. Выжили некоторые группы птиц, а также небольшие рептилии: крокодилы, черепахи и ящерицы. В конце палеогена широкое распространение получили змеи. В морских водоемах сохранились кораллы, а из гигантских моллюсков до наших дней дожили лишь реликтовые формы, такие как наутилусы. В растительном мире наземная флора начала активно восстанавливаться, при этом доминирующее положение заняли покрытосеменные (цветковые) растения. Энтомофауна также претерпела изменения: многие мезозойские группы насекомых вымерли, уступив место современным видам, в частности, в кайнозое появились и распространились общественные насекомые (муравьи, пчелы).
В результате адаптивной радиации выживших таксонов сформировалась структура современной биосферы: доминирующее положение на суше заняли млекопитающие, в воздушном пространстве — птицы, а в Мировом океане абсолютными гегемонами стали костистые рыбы.
Абиотические теории вымирания
В современной академической науке отсутствует абсолютный консенсус относительно точных причин мел-палеогенового вымирания. Выдвинуто множество теорий, каждая из которых имеет как доказательную базу, так и слабые стороны.
Доминирующей концепцией в настоящее время является импактная гипотеза (гипотеза метеоритного удара). Согласно этой теории, на полуострове Юкатан (территория современной Мексики) произошло столкновение Земли с гигантским астероидом диаметром более 10 километров. Подобные столкновения, согласно кратерной хронологии, происходят на планете примерно один раз в 100 миллионов лет. Геологическим подтверждением удара служит наличие так называемой иридиевой аномалии — тонкого слоя известняковых отложений с аномально высоким содержанием редкого металла иридия, хронологически совпадающего с границей мела и палеогена. Поскольку в земной коре иридий практически отсутствует (находясь преимущественно в ядре и мантии), его появление на поверхности свидетельствует о космическом происхождении.
Предполагается, что удар привел к выбросу в атмосферу около 15 триллионов тонн сажи и пепла. Это привело к эффекту глобального затемнения: солнечный свет перестал достигать поверхности Земли, в результате чего процесс фотосинтеза был полностью заблокирован (вероятно, на срок до двух лет). Недостаток солнечной энергии вызвал гибель растительности, резкое падение уровня атмосферного кислорода и разрушение пищевых цепей: вслед за растительноядными животными начали вымирать хищники. Аналогичный коллапс произошел в океанах из-за гибели фитопланктона. Катастрофа сопровождалась резким глобальным похолоданием (эффект «астероидной зимы»): температура на континентах упала на 28 °C, а в океанах на 11 °C. Средняя температура на планете опустилась до +3 °C, что привело к оледенению умеренных широт. Палеонтологические исследования костных остатков рыб показывают, что падение метеорита произошло в весенний период, из-за чего Северное полушарие пострадало сильнее.
К числу других абиотических теорий относится гипотеза многократного падения метеоритов (согласно которой удары происходили в разных частях света, включая Индию), а также маргинальная гипотеза о близком взрыве сверхновой звезды, вызвавшем смертоносный всплеск космической радиации.
Рассматривается вулканическая гипотеза, связывающая кризис с беспрецедентным усилением вулканической активности. Однако эта теория имеет серьезные противоречия: массовый вулканизм сопровождается выбросом парниковых газов и глобальным потеплением, тогда как палеонтологические данные указывают на то, что именно после мел-палеогенового события на Земле резко похолодало и сформировались полярные шапки. Гипотеза, объясняющая вымирание исключительно постепенным климатическим похолоданием и падением уровня Мирового океана, также подвергается критике: поздние динозавры были теплокровными животными, обладавшими высоким адаптивным потенциалом. В случае наступления холодов они могли мигрировать из высоких широт (где до вымирания климат был субтропическим) в экваториальные зоны, сохранившие комфортный температурный режим. Также выдвигались гипотезы об инверсии магнитного поля и колебаниях уровня кислорода (от резкого недостатка до избытка), однако они не могут в полной мере объяснить масштабы избирательного вымирания видов.
Биотические и комплексные теории
Биотические теории фокусируются на биологических и экологических факторах вымирания. Одна из таких гипотез предполагает возникновение глобальной панзоотии — смертоносной вирусной инфекции, селективно поразившей популяции динозавров.
Существует теория, связывающая вымирание с эволюцией флоры. Считается, что широкое распространение покрытосеменных (цветковых) растений, содержащих токсичные алкалоиды, привело к массовому отравлению растительноядных динозавров. Однако эта гипотеза не выдерживает критики, так как доказано, что динозавры длительное время успешно сосуществовали с цветковыми растениями и в процессе коэволюции выработали к ним пищевые адаптации.
Часто высказывается предположение о вытеснении динозавров млекопитающими. Согласно этой версии, мелкие млекопитающие массово разоряли гнезда и поедали яйца динозавров. Несмотря на популярность, эта гипотеза признается несостоятельной: млекопитающие того времени были слишком мелкими (размером с мышь), чтобы составить конкуренцию гигантским рептилиям и полностью вытеснить их из всех экологических ниш. Кроме того, конкуренция на суше никак не объясняет одновременное вымирание морских мозазавров и плезиозавров. Аналогичным образом отвергается гипотеза о том, что морских ящеров истребили акулы, поскольку хрящевые рыбы биологически менее успешны, чем костистые рыбы и морские рептилии.
Интересной является температурная гипотеза размножения. У некоторых современных рептилий пол формирующегося в яйце эмбриона зависит от температуры окружающей среды. Предполагается, что резкое изменение климата привело к тому, что у динозавров начали вылупляться детеныши только одного пола, что сделало естественное воспроизводство популяций невозможным.
В отечественной (советской и российской) палеонтологической школе длительное время разрабатывалась комплексная биосферная теория вымирания, объединяющая геологические и биологические факторы. Согласно этой модели, развитие цветковых растений, обладавших высокоразвитой корневой системой, привело к скреплению континентальных почв (подобно современным лесополосам) и резкому снижению эрозии. Уменьшение смыва минеральных веществ в океан вызвало массовую гибель морских водорослей и фитопланктона. Это привело к разрушению трофических цепей в океане и последовательному вымиранию морских моллюсков, рыб и, как следствие, питавшихся ими гигантских ящеров. На суше же изменение растительности привело к демографическому взрыву в популяциях мелких млекопитающих. Динозавры, будучи гигантскими животными, производили на свет относительно мелких детенышей (так как физические ограничения не позволяют яйцу быть слишком большим). По мнению сторонников этой теории, колоссальная разница в размерах между родителями и потомством не позволяла динозаврам эффективно защищать детенышей от полчищ размножившихся млекопитающих. Данные биологические процессы усугубились дрейфом материков, перестройкой системы морских течений и похолоданием. Современная критика этой теории указывает на то, что она базируется на множестве спорных допущений (например, водоросли в океане не вымерли полностью, а нишу мозазавров впоследствии успешно заняли китообразные, требующие сопоставимых объемов пищи).
Современные исследования
Постепенно в научном сообществе закрепляется понимание того, что вымирание не было мгновенным одномоментным событием. Палеонтологическая летопись демонстрирует, что сокращение таксономического разнообразия динозавров началось задолго до падения юкатанского метеорита, еще в конце мезозойской эры. Кроме того, существуют научно обоснованные данные, указывающие на то, что отдельные изолированные популяции динозавров могли пережить границу мела и палеогена и некоторое время существовать в начале кайнозойской эры.
Точечные катастрофы, такие как падение метеорита, несомненно, нанесли колоссальный удар по биосфере, однако они не дают исчерпывающего объяснения строгой избирательности вымирания (почему выжили амфибии, чувствительные к изменениям среды, но вымерли высокоадаптивные динозавры). Дискуссии в академической среде продолжаются, при этом креационистские и конспирологические концепции, отрицающие сам факт эволюции и историчности вымирания, научным сообществом категорически отвергаются.