I dinosauri, estinti circa 65 milioni di anni fa, erano certamente creature tenebrose: denti e artigli dalla pelle spessa, corazzati, solidi. Ad esempio, il Tyrannosaurus rex, il più grande predatore terrestre di tutti i tempi, potrebbe facilmente mordere a metà un rinoceronte o un elefante con un movimento sfuggente delle sue terribili mascelle. E il peso delle lucertole erbivore con zampe colonnari raggiungeva le 30 e persino le 50 tonnellate. E non è un caso che i paleontologi, avendo scoperto le ossa ingestibili di un'altra creatura antidiluviana, lo chiamassero un sismosauro, cioè una lucertola che scuote la terra. La lunghezza di questo mostro, secondo le stime prudenti dei ricercatori, era di 48-50 metri.
Per quasi 200 milioni di anni, i maestosi rettili sono stati i padroni sovrani di tutti e tre gli elementi: agili ittiosauri che somigliavano ai delfini moderni nuotavano nel mare primordiale, il diplodoco multi-tonnellata camminava sul terreno e gli pterodattili dentati cercavano le prede nel cielo. (Per inciso, l'apertura alare di questi mostri volanti a volte raggiungeva i 16 metri, il che è abbastanza paragonabile alle dimensioni di un combattente da combattimento del nostro tempo.)
E poi improvvisamente i dinosauri iniziarono a estinguersi rapidamente, furono sostituiti da creature anonime, piccole e insignificanti, che guidavano per lo più notturne. Gli scienziati conoscevano già cambiamenti inattesi e catastrofici nella composizione del biota planetario alla fine del periodo Cretaceo nel XVIII secolo, e da allora questo misterioso fenomeno è spesso chiamato la "Grande Estinzione".
Perché i dinosauri sono estinti? Cosa può essere successo? Di regola, i libri di testo dipingono un'immagine così senza pretese. Un grande e fiorente gruppo di rettili (sia carnivori che erbivori), che popolava tutte le nicchie ecologiche del pianeta, è morto improvvisamente, istantaneamente e ovunque. E poiché questi giganti non avevano concorrenti seri in quel momento (mammiferi rannicchiati alla periferia dell'evoluzione e successivamente semplicemente occuparono la casa vuota), è logico cercare qualche ragione esterna. Ad esempio, un cataclisma climatico (un forte raffreddamento o, al contrario, un riscaldamento), un'esplosione di supernova accompagnata da fluttuazioni letali nello sfondo gamma o un cambiamento nei poli magnetici, che ha temporaneamente privato il pianeta del suo guscio protettivo.
Ipotesi di asteroidi
Da qualche tempo l'ipotesi dell'asteroide è diventata piuttosto popolare. Diciamo, alla fine del periodo Cretaceo, un enorme meteorite è collassato sul nostro pianeta, gettando miliardi di tonnellate di polvere nella stratosfera, che ha schermato la superficie terrestre, che ha portato alla morte delle piante verdi e, dopo di loro, il resto della fauna. Inoltre, la caduta di un tale meteorite potrebbe provocare la rinascita del vulcanismo terrestre, che potrebbe aggravare notevolmente la situazione. Va notato che i paleontologi seri non supportano particolarmente questo punto di vista.
Da dove viene l'ipotesi dell'asteroide? A metà degli anni '60 del XX secolo, in depositi geologici risalenti al confine tra Cretaceo e Cenozoico (circa 67 milioni di anni fa), gli scienziati hanno scoperto uno strato di argilla blu con un contenuto anormalmente alto del raro metallo iridio (20 volte superiore alla media nella crosta terrestre) … Successivamente, sono state trovate molte anomalie simili (in alcune di esse la concentrazione di iridio ha superato lo sfondo di 120 volte), mentre tutte erano della stessa età - si trovavano al confine tra il Cretaceo e il Cenozoico.
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Poiché c'è pochissimo iridio nella crosta terrestre e nella materia meteorica (principalmente nei meteoriti di ferro, che sono considerati frammenti di nuclei planetari), si trova in eccesso, un fisico degli Stati Uniti Alvarez ha collegato l'anomalia dell'iridio con la caduta di un asteroide. Ha stimato il suo diametro a 10-12 km e ha persino indicato il luogo della catastrofe: la penisola dello Yucatan, dove è stato trovato un cratere di dimensioni impressionanti di circa 150 km di diametro.
La caduta di un tale asteroide scuoterebbe fortemente la Terra: un'onda di tsunami di mostruosa forza e altezza devasterebbe le coste per decine e centinaia di chilometri nell'entroterra e una grandiosa nuvola di polvere eclisserebbe il sole per molto tempo. Un'assenza di sei mesi di luce solare ucciderebbe le piante verdi (i processi di fotosintesi si fermerebbero), e poi (lungo le catene alimentari) e gli animali - sia terrestri che marini.
È passato molto tempo da quando Alvarez ha avanzato la sua ipotesi di impatto nel 1980 (dall'inglese impact - "blow"). Sono ormai note diverse dozzine di anomalie dell'iridio, mentre in depositi geologici di varie epoche, ma non è possibile collegarle con la morte di massa di flora e fauna. Inoltre, i geologi hanno a loro disposizione una serie di crateri molto più impressionanti del famigerato Yucatan. Il diametro di alcuni di essi raggiunge i 300 km, ma al biota planetario non è successo assolutamente nulla di grave (e questo è stato stabilito in modo affidabile). Questo è abbastanza naturale, perché la biosfera non è affatto un designer per bambini, i cui elementi possono essere mescolati e piegati a caso, ma un omeostato stabile che può resistere efficacemente a vari tipi di disturbi.
Il famoso paleontologo russo K. Yu. Eskov ha osservato:
In questo senso, la situazione con l'asteroide Eltaninsky (di circa 4 km di diametro), caduto nel tardo Pliocene, circa 2,5 milioni di anni fa, sulla piattaforma tra il Sud America e l'Antartide è abbastanza indicativa; i resti dell'asteroide sono stati sollevati relativamente di recente da un cratere formatosi sul fondo del mare. Le conseguenze di questo autunno sembrano piuttosto catastrofiche: tsunami di chilometri hanno gettato la fauna marina in profondità nella terraferma; proprio in quel momento apparvero sulla costa andina sepolture di fauna molto strane con un misto di forme marine e terrestri, e diatomee puramente marine apparvero improvvisamente nei laghi antartici. Per quanto riguarda le conseguenze distanti, evolutivamente significative, semplicemente non esistevano (le tracce di questo impatto sono racchiuse all'interno di una zona stratigrafica), ad es.assolutamente nessuna estinzione seguì a tutte queste terribili perturbazioni.
Quindi, l'immagine è piuttosto interessante. Non appena le anomalie dell'iridio hanno iniziato a ricercare intenzionalmente, è diventato immediatamente chiaro che la loro rigida connessione con l'estinzione di massa dei dinosauri (o di qualsiasi altro organismo) non è altro che un'illusione. I resti fossili delle lucertole mesozoiche testimoniano in modo inequivocabile: lo scenario catastrofico dell'estinzione del Mel-Paleogene è inutile, perché alcuni gruppi di dinosauri sono scomparsi molto prima dell'anomalia dell'iridio, mentre altri sono sprofondati nell'oblio molto più tardi. Il processo si è esteso per centinaia di migliaia e milioni di anni, quindi non si può parlare di rapidità di estinzione dei dinosauri.
Pertanto, l'ipotesi dell'asteroide, così come tutti gli altri scenari di "impatto shock", possono essere inviati all'archivio con tranquillità, perché implicano la distruzione simultanea di flora e fauna. Nel frattempo, anche la morte di massa di organismi marini alla fine del periodo Cretaceo (molto più frettolosa dell'estinzione dei dinosauri) è stata istantanea solo per gli standard geologici e si è protratta per un discreto lasso di tempo - secondo varie stime, da 10 a 100.000 anni. Per quanto riguarda i rettili, non si sono estinti dall'oggi al domani.
K. Yu. Eskov ha scritto:
Come mai?! Ed è molto semplice: l'estinzione dei dinosauri attraversa tutto il tardo Cretaceo con una velocità più o meno costante, ma da un certo momento questa diminuzione cessa di compensare l'emergere di nuove specie; le vecchie specie si estinsero e quelle nuove non sembravano sostituirle, e così via fino alla completa distruzione del gruppo. In altre parole, alla fine del Cretaceo non ci fu un'estinzione catastrofica dei dinosauri, ma la mancata sostituzione con nuovi (questo, vedi, cambia notevolmente il quadro). Ciò significa che possiamo parlare di un processo naturale piuttosto lungo.
Cambiare i poli magnetici della Terra
Le versioni alternative non sono più convincenti, ad esempio l'ipotesi di un improvviso cambiamento dei poli terrestri o un'esplosione di supernova vicino al sistema solare. Naturalmente, l'inversione di polarità magnetica è una cosa piuttosto spiacevole, poiché i flussi di particelle cariche ad alta energia che volano dal Sole si deviano nelle linee di forza del campo magnetico, formando le scaglie di cipolla delle fasce di radiazione. Se si strappa lo spesso "rivestimento" magnetico del nostro pianeta, la radiazione dura raggiungerà liberamente la superficie del pianeta.
Ma, in primo luogo, il balzo dei poli magnetici non è affatto un esotico, ma un processo periodico regolare, ei dati di studi speciali, di solito, non rivelano una relazione tra crisi biosferiche globali e cambiamenti nel magnetismo terrestre. In secondo luogo, la biosfera nel suo insieme è un omeostato impeccabilmente debug che resiste facilmente a qualsiasi interferenza esterna.
Esplosione di supernova
L'esplosione di una supernova è un cataclisma galattico. Se un tale evento si verifica nelle vicinanze del sistema solare (secondo gli astronomi, ciò accade una volta ogni 50-100 milioni di anni), il flusso di raggi X e radiazioni gamma non solo distruggerà lo strato di ozono, ma spazzerà via anche parte dell'atmosfera terrestre, provocando il cosiddetto effetto altopiani”, a cui non tutti gli organismi possono sopravvivere.
Ma anche in questo caso, molto probabilmente l'estinzione non sarà improvvisa, ma si estenderà per decine e centinaia di millenni. Inoltre, le forti radiazioni e l'effetto delle alte montagne dovrebbero colpire principalmente la popolazione di terra e di acque poco profonde, ma in realtà, come sappiamo, la situazione era esattamente l'opposto: la flora e la fauna del mare aperto, comprese quelle microscopiche, hanno sofferto di più, e tra gli abitanti sushi, per qualche motivo, solo i dinosauri sono diventati vittime della Grande Estinzione.
Questa incredibile selettività è generalmente il punto più vulnerabile di tutte le ipotesi di shock: infatti, perché i dinosauri si sono estinti ei coccodrilli sono sopravvissuti e vivono bene ora? Forse la popolarità senza precedenti di vari tipi di versioni "shock" è dovuta principalmente ai successi dell'astronomia osservativa negli ultimi 20-30 anni.
Cambiamento climatico o cause "naturali"?
Allora perché i dinosauri si sono estinti? Una delle due cose: o cambiamenti climatici al confine Cretaceo-Cenozoico, o ragioni puramente "naturali" - una ristrutturazione radicale all'interno degli ecosistemi e un cambiamento nelle comunità.
Scopriamolo in ordine. Siamo abituati al fatto che il clima planetario è caratterizzato da una spiccata zonalità latitudinale: le foreste pluviali crescono all'equatore, le savane si trovano a sud ea nord di esse, periodicamente inumidite, dove pascolano innumerevoli mandrie di ungulati, e ancora più a nord e sud c'è una striscia di deserti bruciati dal sole e semi deserto. I subtropicali lasciano il posto alle foreste temperate - decidue e di conifere, e quelle abbandonano gradualmente le loro posizioni nella fredda tundra, dove non cresce quasi nulla. Ebbene, ai poli, il gelo eterno e il ghiaccio eterno regnano.
Tuttavia, non è sempre stato così. Il Mesozoico è un classico esempio di termoera, quando la zonizzazione latitudinale era assente e il clima globale assomigliava all'attuale tipo mediterraneo subtropicale. Alle alte latitudini e anche al Polo faceva caldo e abbastanza confortevole, ma allo stesso tempo non faceva troppo caldo all'equatore. In altre parole, il gradiente di temperatura - sia stagionale che diurno - era appena percettibile. Ma alla fine del Cretaceo, il termoarredo fu sostituito da un cryoer con una differenza di temperatura latitudinale.
I dinosauri erano animali a sangue freddo (poichilotermici). Non potendo regolare la temperatura corporea "dall'interno", dipendevano completamente dal loro ambiente, ma nel clima uniforme del Mesozoico, questo non poteva dar loro molti problemi. Se il calore esterno entra in eccesso e le dimensioni impressionanti non consentono di raffreddarsi durante la notte (per la maggior parte, i dinosauri erano grandi creature), mantenere una temperatura corporea elevata non sarà difficile. E tutto questo senza alcuna partecipazione del proprio metabolismo, per il quale i mammiferi spendono il 90% dell'energia che consumano con il cibo.
Questo interessante fenomeno è chiamato omeotermia inerziale (sangue caldo) e molti scienziati ritengono che grazie a questa preziosa qualità, i dinosauri siano diventati i dominatori del Mesozoico. E quando il clima è cambiato radicalmente alla fine del Cretaceo, le lucertole giganti sono scomparse.
Sembrerebbe che abbiamo trovato la risposta, ma ancora una volta qualcosa non converge. Per quale motivo i dinosauri si sono estinti e altri rettili, anche a sangue freddo, continuano a esistere ancora oggi? Perché la crisi del Cretaceo ha colpito principalmente la vita marina e le creature terrestri sono sopravvissute tranquillamente? Perché alcuni gruppi di dinosauri iniziarono a estinguersi attivamente molto prima della fatale data del calendario, mentre altri trascorrevano tranquillamente i loro giorni nel Paleogene?
Forse ha senso cercare la risposta altrove - nella struttura degli ecosistemi? Ricordiamo al lettore gli anonimi mammiferi mesozoici, che per 120 milioni di anni vissero fianco a fianco con le lucertole, senza interferire in alcun modo con esse. Queste piccole creature insettivore, simili ai moderni opossum o ricci, occupavano la loro nicchia ecologica, che nessuno invadeva. Tuttavia, nel Cretaceo, la situazione è cambiata radicalmente.
K. Yu. Eskov descrisse questi eventi come segue: l'evoluzione stimolò il lento scambio di mammiferi primitivi e creò un "fitofago in una classe di piccole dimensioni" su questa nuova base metabolica. (I dinosauri erbivori erano animali molto grandi.) E se apparisse una piccola specie fitofaga, apparirà sicuramente un predatore, che non si limiterà a cacciare i parenti stretti, ma sarà sufficiente a chiunque sia in suo potere. Pertanto, un cucciolo di dinosauro - una piccola lucertola indifesa che non possiede l'omeotermia inerziale - diventerà istantaneamente una gustosa preda per un predatore così attivo 24 ore su 24.
La versione, senza dubbio, è curiosa, ma non risponde a tutte le domande difficili. E qui verrà in nostro aiuto la genetica, intesa nel senso ampio del termine. Parliamo della marginalità come antipodo della specializzazione ristretta, perché il mondo organico si sviluppa in questo modo.
Ricordiamo i mammiferi mesozoici, che volontariamente cedettero il mondo a magnifici rettili e vegetarono ai margini dell'evoluzione. Rannicchiate in angoli remoti, erano i più marginali, perché occupavano quelle poche nicchie ecologiche che la classe dirigente ignorava con maestosa negligenza.
La base alimentare per i dinosauri erbivori erano le gimnosperme e le felci, che erano diffuse nel Devoniano. Le angiosperme, o flora fiorita, apparse all'inizio del periodo Cretaceo, furono costrette a stabilirsi nei cortili, perché prevalevano le gimnosperme. Quindi, le piante da fiore erano altrettanto marginali dei piccoli mammiferi mesozoici. Non avevano altra scelta che occupare terre deserte, dove non c'erano comunità stabilite di gimnosperme: frane, aree bruciate, sponde di fiumi, cioè quei biotopi che di solito vengono chiamati "disturbati". E le stesse specie che si stabiliscono in tali condizioni sono chiamate dai biologi "cenofobiche", cioè hanno paura delle comunità che preferiscono esistere separatamente.
Ma la perdita tattica alla fine si è rivelata un importante vantaggio strategico. In primo luogo, le piante fiorite che si erano insediate su terreni "cattivi" non permettevano più gimnosperme lì, e in secondo luogo, avevano un fiore, che giocava un ruolo decisivo nella lotta per l'esistenza. Se le gimnosperme per la riproduzione della loro specie facevano affidamento interamente e completamente sul vento, trasportando passivamente il loro polline, e quindi erano costrette a stabilirsi in mucchi, allora quelle in fiore attiravano attivamente gli insetti, il che aumentava notevolmente la loro vitalità.
L'esistenza delle piante da fiore non dipendeva dagli elementi e le angiosperme potevano permettersi il lusso di dimorare in lande desolate sparse. Inoltre, la flora di un nuovo tipo ha imparato a formare forme erbacee che non solo resistono efficacemente all'erosione, ma catturano anche rapidamente terreni abbandonati.
Il cambiamento nelle comunità vegetali si è trasformato in un vero disastro. Contrariamente alla credenza popolare, non solo i dinosauri si estinsero, ma anche il 25% delle famiglie di invertebrati mesozoici: cefalopodi e bivalvi, radiolari unicellulari, diatomee, foraminiferi e altri rappresentanti di organismi planctonici. I loro gusci di calcio formavano depositi giganteschi, motivo per cui questo periodo della documentazione geologica è stato chiamato Cretaceo.
Così i margini poco appariscenti di ieri - piante fiorite e mammiferi - hanno schiacciato la fauna e la flora dominanti del Mesozoico.
L'inizio delle piante da fiore è ora chiamato la grande angiospermizzazione (dal latino angiospermae - "angiosperme"). Quando la flora del nuovo tipo ha cominciato a dominare in modo decisivo, è successo qualcosa che accade sempre quando crolla una fondazione: l'edificio è semplicemente crollato. Dopotutto, il regno vegetale è esattamente il fondamento su cui poggiano i pavimenti di animali erbivori e predatori, e sono collegati tra loro non solo da catene alimentari, ma anche da relazioni più complesse.
I dinosauri hanno cercato di padroneggiare una nuova dieta: hanno becchi e potenti batterie dentali per macinare cibo altamente abrasivo. Ma per loro non importava, soprattutto nei sistemi di pascolo dei cereali, dove ovviamente perdevano a causa degli ungulati. Inoltre, le forme erbacee di piante da fiore formano una zolla che riduce l'erosione e il deflusso organico nelle acque dolci e negli oceani, che ha inferto un duro colpo alle comunità di invertebrati marini.
Questo perché la stragrande maggioranza delle creature che abitavano la Terra nel tardo Cretaceo sono avanzate troppo lungo il percorso della specializzazione ristretta. Per il momento, questo dava loro ottime possibilità di sopravvivenza, ma ogni dignità prima o poi si trasforma in uno svantaggio. L'attaccamento alle comunità delle gimnosperme alla fine giocò uno scherzo crudele con le lucertole: quando le piante da fiore si mossero all'offensiva, portando via un territorio dopo l'altro ai precedenti proprietari della vita, i mammiferi si unirono facilmente alle comunità appena formate. Ma i dinosauri non potevano farlo e si sono trovati in un vicolo cieco evolutivo, perché le loro risorse adattative sono state sprecate molto tempo fa. E per i mammiferi emarginati, una simile svolta di eventi era solo a portata di mano. Sopravvissuti a un'esplosione di speciazione nelle nuove condizioni, popolarono l'intero pianeta.
Naturalmente, non sono solo taxa così grandi come una classe di animali o un tipo di pianta che possono essere emarginati. Anche le specie biologiche separate, di regola, non peccano con completa uniformità su tutto l'insieme dei tratti. Inoltre, maggiore è la diversità genetica di una specie o popolazione, maggiore è il loro potenziale di adattamento. Una tale comunità troverà quasi sempre un modo per prolungare la propria esistenza in un ambiente mutato. E anche con una vita stabile e misurata, i marginali intraspecifici possono svolgere un ruolo importante.
Ad esempio, nelle popolazioni di strider d'acqua senza ali, si trovano occasionalmente individui alati. Ce ne sono pochissimi - solo il 4%. Hanno differenze genetiche, ma allo stesso tempo possono incrociarsi con i loro compagni senza ali e dare prole. Si è scoperto che questi disadattati volatili sono in grado di migrare su distanze molto lunghe, garantendo così la continuità genetica tra la popolazione amante dell'acqua di tutti i bacini idrici. Il quattro per cento degli emarginati è più che sufficiente per svolgere questo compito.
Devo dire che quasi tutte le specie biologiche hanno, per ogni evenienza, una tale riserva di emergenza sotto forma di un genotipo raro o di una forma insolita, che le consente di sopravvivere a tempi difficili. Lo ripetiamo ancora una volta: la diversità genetica di una specie o di una popolazione è la chiave del loro successo evolutivo, quindi il marginale va trattato non solo con rispetto, ma anche con cura.
Quindi, l'emergere e la distribuzione capillare di piante da fiore alla fine del Cretaceo inferiore (circa 30 milioni di anni prima della morte dei dinosauri) non solo ha cambiato radicalmente la struttura delle comunità continentali, ma ha anche distrutto i dinosauri che avevano perso la loro plasticità, irrimediabilmente bloccati nei vicoli ciechi dell'evoluzione. Naturalmente, anche le perturbazioni climatiche avrebbero potuto avere un ruolo, ma l'evento chiave, il punto di partenza era quasi certamente proprio questo fatto: l'inizio delle angiosperme.
V. Levitin
