-
hej dziś wymieranie kredowe
Wymieranie kredowe
Uderzenie meteorytu w wizji artysty
W zapisie geologicznym zdarzeniu temu odpowiada cienka warstwa osadów, granicą K-T (kreda-trzeciorzęd), spotykaną na całym świecie w skałach morskich i lądowych. Zawiera ona dużą ilość irydu, metalu rzadkiego w skorupy ziemskiej, obficie występującego zaś w planetoidach.
Ogólnie przyjmuje się, że wymieranie to spowodowane zostało przez uderzenie masywnej planetoidy, co wywołało katastroficzne efekty dla globalnego środowiska, w tym przedłużającą się zimę z uniemożliwieniem przeprowadzania fotosyntezy przez rośliny i plankton[4]. Hipotezę impaktu potwierdziło odkrycie mierzącego 180 km krateru Chicxulub w Zatoce Meksykańskiej w późnych latach siedemdziesiątych XX wieku[5]. Zapewniło to rozstrzygający dowód, że granica K-T reprezentuje pozostałości uderzenia planetoidy[6]. Fakt wymierania w tym samym czasie stanowi argument za spowodowaniem go przez uderzenie planetoidy[6]. Jednakże niektórzy naukowcy podtrzymują opinię, że wymarcie to spowodowały bądź spotęgowały inne czynniki, jak erupcje wulkaniczne[7], zmiany klimatyczne czy zmiany poziomu morza.
Na przełomie kredy i trzeciorzędu wyginęła szeroka gama gatunków. Najbardziej znane z nich są nieptasie dinozaury. Wymarło wtedy wiele innych organizmów lądowych, wśród nich niektóre ssaki, pterozaury, ptaki[8], jaszczurki[9], owady[10] i rośliny[11]. W oceanach wymieranie to wyniszczyło wielkie jaszczurki morskie mozazaury, plezjozaury, pewne ryby[12], w tym rekiny, mięczaki (zwłaszcza amonity) i wiele gatunków planktonu. Szacuje się, że wyginęło wtedy 75% lub więcej wszystkich żyjących na Ziemi gatunków[13]. Wyginięcie wielu grup stworzyło szansę dla innych organizmów. W jego wyniku wiele grup przeszło gwałtowną radiację adaptacyjną, nagłe i obfite różnicowanie się w nowe formy i gatunki zajmujące opuszczone nisze ekologiczne. Ssaki szczególnie zróżnicowały się w paleogenie[14]. Powstały nowe formy, jak koniowate, walenie, nietoperze czy naczelne. Ptaki[15], ryby[16] i prawdopodobnie jaszczurki[9] również przeszły radiację.
Spis treści
Przed wymieraniem - flora i fauna kredowa
Wzorce wymierania
Wymieranie kredowe było ciężkie, globalne, szybkie i selektywne. Mówiąc o ciężkości, ma się na myśli, że wyginęło wtedy bardzo wiele gatunków. Bazując na skamielinach morskich, szacuje się, że przynajmniej 75% wszystkich gatunków zniknęło wtedy z powierzchni Ziemi. Jablonski i Chaloner zwracają jednak uwagę na trudności w oszacowaniu zmienności prehistorycznych ekosystemów. Dostępne im dane pochodzą głównie od bezkręgowców morskich, generalnie jako skamieniałości zachowują się głównie przedstawiciele gatunków występujących obficie i szeroko rozprzestrzenionych[22].
Było to także wydarzenie globalne. Wydaje się, że dotknęło wszystkie kontynenty w tym samym czasie. Dla przykładu nieptasie dinozaury znane są z mastrychtu Ameryki Północnej, Europy, Azji, Ameryki Południowej, Afryki i Antarktydy[23], ale nie znaleziono ich w żadnym miejscu na świecie w kenozoiku. Podobnie kopalny pyłek ukazuje zniszczenie zbiorowisk roślinnych rozrzuconych tak daleko, jak Nowy Meksyk, Alaska, Chiny i Nowa Zelandia[11]. Wymieranie objęło również wszystkie morza i oceany. Szeroko rozpowszechnione grupy, jak mozazaury i amonity zniknęły z powierzchni Ziemi. Co więcej, wymieranie zdarzyło się w tym samym czasie na lądzie i w morzu.
Nawet w przypadku ciężkiego kataklizmu występowała znaczna zmienność w tempie wymierania w przypadku różnych kladów. Gatunki polegające na fotosyntezie doznały spadku liczebności bądź wyginęły, gdy pył atmosferyczny zasłonił słońce i odciął im dopływ energii słonecznej. Wymieranie roślin spowodowało znaczne przetasowania dominujących grup flory[24].
Coccolithophorida i mięczaki (w tym amonity, Hippuritoida, ślimaki słodkowodne i małże) oraz organizmy stojące za tymi w łańcuchu pokarmowym wyginęły bądź ich populacje mocno ucierpiały. Dla przykładu uważa się, amonity stanowiły główne źródło pożywienia mozazaurów, grupy olbrzymich morskich jaszczurów, które wyginęły z przełomem K-T[25].
Wszystkożercy, owadożercy i padlinożercy przetrwali wymieranie, być może z powodu większej dostępności ich źródeł pokarmu. Wydaje się, że pod koniec kredy nie istnieli wśród ssaków wyłączni roślinożercy ani mięsożercy. Ptaki czy ssaki, które przetrwały wymieranie, żywiły się owadami, robakami i ślimakami, które z kolei żerowały na martwych roślinach i szczątkach organicznych. Naukowcy postawili hipotezę, że organizmy te przetrwały upadek łańcuchów pokarmowych bazujących na roślinach dzięki temu, że jako bazę pokarmową wykorzystywały detrytus[26][27][28].
W biocenozach strumieni nieliczne grupy zwierząt wyginęły, ponieważ społeczności te w mniej bezpośredni sposób polegają na pokarmie roślinnym, a bardziej na detrytusie spłukiwanym z lądu[29]. Podobne, ale bardziej skomplikowane wzorce znaleziono w oceanach. Wymieranie silniej zaznaczyło się wśród zwierząt pelagialu, niż wśród organizmów bentosowych. Zwierzęta pelagiczne są prawie całkowicie zależne od produkcji pierwotnej fitoplanktonu. Natomiast mieszkańcy dna morskiego żywią się detrytusem lub mogą się przestawić na spożywanie go[26].
Największe oddychające powietrzem atmosferycznym zwierzęta, które przetrwały, to krokodylomorfy i champsozaury (Choristodera). Współczesne krokodyle mogą żywić się padliną, potrafią też przetrwać całe miesiące bez jedzenia. Ich młode są niewielkie, rosną wolno, żywią się głównie bezkręgowcami i padłymi organizmami lub ich częściami przez kilka pierwszych lat swego życia. Cechy te powiązano z przeżyciem krokodyli pod koniec kredy[27].
Po wymieraniu kredowym różnorodność biologiczna powoli odbudowywała się[26].
Mikroorganizmy
Granica K-T reprezentuje linię podziału, wyznaczającą jeden z najdramatyczniejszych zwrotów w składzie gatunkowym widocznym w zapisie kopalnym dla różnych mikroorganizmów planktonicznych, których szczątki utworzyły osady wapienne okresu kredowego, od których to osadów pochodzi nazwa kredy[30][31]. Analizy statystyczne wyginięć morskich tego czasu wskazują, że spadek różnorodności gatunkowej spowodowany był silnym przyspieszeniem tempa wymierania gatunków, a nie zwolnionym tempem specjacji[32]. Zapis zmian składu gatunkowego Dinoflagellata czasów granicy K-T nie jest tak dobrze rozumiany, głównie z powodu obecności tylko cyst w zapisie kopalnym. Nie tylko bruzdnice tworzyły na pewnych etapach rozwoju cystowate struktury. W związku z tym szacowana różnorodność bruzdnic może być niedoszacowana[26] wskazują, że nie było większych przeskoków w Dinoflagellata przy przejściu przez granicę K-T[33].
Promienice istnieją w zapisie kopalnym co najmniej od ordowiku. Ich zmineralizowane skamieniałe szkieleciki można wyśledzić poprzez granicę K-T. Nie ma żadnych dowodów na masowe wymieranie tych organizmów. Zaobserwowano zwiększoną produktywność tych organizmów na wysokich szerokościach geograficznych południowych w efekcie ochłodzenia we wczesnym paleocenie[26]. Szacunkowo 46% gatunków okrzemek przetrwało przejście pomiędzy kredą a górnym paleocenem. Sugeruje to znaczne zmiany w gatunkach, ale nie katastroficzne wymieranie okrzemek na przełomie kredy i paleogenu[26][34].
Obecność planktonicznych otwornic na granicy K-Pg była obiektem badań od lat trzydziestych XX wieku[35][36]. Liczne publikacje udokumentowały szczegółowo wyginięcia planktonicznych otwornic w okresie wyznaczonym przez granicę K-T[26][37]. Jednak niektórzy autorzy kwestionowali takie stawianie sprawy, a dostrzegając w tych zmianach gatunkowych jedynie dowody na liczne drobne wyginięcia i ekspansje poprzez granicę[38][39].
Liczne gatunki otwornic bentosu wyginęły w czasie wymierania kredowego, prawdopodobnie z powodu zależności od organicznych odpadków, którymi się żywiły, jako że biomasa oceanów mogła się obniżyć. Jednakże jako że morskie mikroorganizmy odżyły, uważa się, że nasilona specjacja bentosowych otwornic wynikła ze wzrostu zasobów pokarmu[26]. Odnowa fitoplanktonu we wczesnym paleocenie zapewniła pożywienie wielkim zbiorowiskom otwornic bentosowych, żywiących się głównie detrytusem. Odnowienie się zbiorowisk bentosowych otwornic nastąpiło we wczesnym paleocenie i trwało kilkaset tysięcy lat[40][41].
Bezkręgowce morskie
Skamielina amonita
Szacuje się, że 60% rodzajów późnokredowych koralowców z grupy korali madreporowych nie przetrwało granicy K–Pg. Dalsze analizy wyginięć korali wykazały, że około 98% gatunków żyjących w koloniach, zamieszkujących ówczesne ciepłe, płytkie wody klimatu równikowego, zniknęło. Koralowce prowadzące samotny tryb życia, które zazwyczaj nie tworzą raf i zamieszkują chłodniejsze i głębsze wody oceanów (poniżej strefy eufotycznej), zostały dotknięte w mniejszym stopniu. Przypuszcza się, że za taki wzorzec wymierania obserwowanego wśród różnych grup koralowców na granicy K–T, odpowiada wymieranie symbiotycznych, fotosyntetyzujących glonów, od których korale tworzące rafy są uzależnione[44][45]. Jednak wykorzystanie danych ze skamielin koralowców do wsparcia tezy o wymierania na granicy K-Pg i następczym odradzaniu w paleocenie musi zważyć na zmiany w ekosystemach koralowców poprzez granicę K–Pg[26].
Powyżej granicy pozostałości licznych rodzajów głowonogów, szkarłupni i małży spotyka się wiele rzadziej[26].
Późnokredowe małże z gór Omani w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Skala 1 cm
Szacunkowo 35% rodzajów szkarłupni wyginęło na granicy K-Pg, jednakże taksony z płytkich siedlisk na niskich szerokościach geograficznych ucierpiały w kredzie późnej najbardziej. Szkarłupnie ze średnich szerokości geograficznych i głębokich wód zostały dotknięte w znacznie mniejszym stopniu. Przypuszczalnie ich wymieranie wynikało z utraty siedlisk, związanej ze zniszczeniem raf koralowych i zatopieniem płytkowodnych platform węglanowych[48].
Inne grupy bezkręgowców, w tym tworzące rafy Hippuritoida i Inoceramus, rodzaj wielkich małży, także wyginęły na granicy K–Pg[49][50].
Ryby
Istnieje obfity zapis kopalny ryb żuchwowców pochodzący z warstw mastrychtu i paleogenu. Dzięki temu wymieranie tej grupy kręgowców morskich w tym czasie jest dobrze udokumentowane. Wśród ryb chrzęstnych około 80% rodzin rekinów i rajokształtnych (płaszczki) przetrwało wymieranie[26], podobnie jak ponad 90% rodzin doskonałokostnych[51]. Istnieją dowody na masowe umieranie ryb kostnych, których skamieliny leżą bezpośrednio nad granicą K–Pg na wyspie Seymour w okolicy Antarktyki. W oczywisty sposób musiało wywołać je wymieranie kredowe[52]. Jednakże morskie i słodkowodne środowiska ryb złagodziły efekty wymierania[53].
Bezkręgowce lądowe
Dla zanalizowania różnorodności owadów w warstwach sąsiadujących z granicą K-Pg i tempa ich wymierania oceniono uszkodzenia owadów na skamieniałych liściach roślin kwiatowych, zebranych z 14 odsłonięć północnoamerykańskich. Badacze spostrzegli przed wymieraniem duże bogactwo roślin i żerujących nań owadów. Tymczasem we wczesnym paleocenie flora była względnie zróżnicowana, ale presja ze strony roślinożernych owadów była niewielka, stan ten utrzymywał się 1,7 miliona lat po wymieraniu[54][55]. Badania filogenetyczne rozwoju niektórych pszczół sugerują masowe wymieranie w tej grupie w tym czasie, następnie zaś radiację[56].
Rośliny lądowe
Istnieją dowody na globalne załamanie się zespołów roślinnych w okresie pomiędzy mastrychtem a paleogenem[11][57][58]. Wymieranie widać zarówno w badaniu skamieniałego pyłku, jak i liści[11]. Z danych pochodzących z odsłonięć w Ameryce Północnej wynika, że w omawianym czasie nastąpiły olbrzymie zniszczenia wśród zbiorowisk roślinnych, zarazem istnieją dowody świadczące o tym, że znaczące zmiany w megaflorze następowały na długo przed granicą K-T[11][59]. Na odsłonięciach zlokalizowanych w Ameryce Północnej stwierdzono wyginięcie około 57% gatunków roślin. Na wysokich szerokościach geograficznych południowych, jak na Nowej Zelandii czy w Antarktyce masowe wymierania flory nie spowodowały znacznych zmian gatunkowych, za to gwałtowne krótkoterminowe zmiany we względnej obfitości grup roślin[54][60]. W zapisie geologicznym na wielu stanowiskach w warstwach granicy K-T obserwowane jest znaczący wzrost udziału zarodników paprotników w stosunku do pyłków roślin nasiennych, co może świadczyć o rekolonizacji siedlisk, z których ustąpiły rośliny nasienne, przez paprotniki. Ten sam wzorzec rekolonizacji zaobserwowano po erupcji na Mount St. Helens w 1980[61].
Z powodu masowego zniszczenia roślin na granicy K-Pg wystąpiło mnożenie się organizmów sparofitycznych, jak grzyby, nie potrzebujących fotosyntezy i wykorzystujących substancje odżywcze z rozkładających się szczątków roślinnych. Dominacja grzybów trwała tylko kilka lat, podczas gdy atmosfera ulegała oczyszczaniu i było mnóstwo służącej za pożywienie materii organicznej. Gdy atmosfera oczyściła się, organizmy prowadzące fotosyntezę, jak paprotniki i inne rośliny, powróciły[62]. Wydaje się, że poliploidia zwiększyła zdolność roślin kwiatowych do przetrwania wymierania, prawdopodobnie z powodu dodatkowych kopii genomu, które pozwoliły roślinom lepiej adaptować się do szybko zmieniających się warunków środowiska po zderzeniu[63].
Płazy
Występują ograniczone argumenty za wymieraniem płazów na granicy K–Pg. Badanie kopalnych kręgowców na granicy K–Pg w Montanie nie wykazało żadnych wymarłych gatunków płazów[64]. Jednak istnieje kilka gatunków mastrychckich płazów, jak np. bezogonowego płaza Theatonius lancensis, nieuwzględnionych w tym badaniu, a których skamieniałości nie znajduje się w osadach paleocenu[65] i przedstawiciel Albanerpetontidae Albanerpeton galaktion[66]. Paleontolodzy przypuszczają, że względnie niski poziom wymierania wśród płazów w tym czasie, podobny do obserwowanego u zwierząt słodkowodnych, może wynikać z tego, że organizmy te związane były ze środowiskami słodkowodnymi[67].
Gady poza archozaurami
Wielkie gady morskie, jak mozazaury czy plezjozaury, wymarły z końcem kredy
Rząd łuskonośnych, reprezentowany przez jaszczurki z wężami i amfisbeny, uległ radiacji w różnorodne nisze ekologiczne podczas jury, odnosił sukces ewolucyjny w kredzie. Przetrwał granicę K–Pg i obecnie stanowi najbardziej zróżnicowaną grupę gadów obejmującą powyżej 6000 gatunków. Żadna ze znanych rodzin lądowych łuskonośnych nie wymarła na granicy K-Pg, a dowody kopalne świadczą o tym, że nie ucierpiały one ani też nie było znacznych spadków liczebności. Ich niewielkie rozmiary, dostosowujący się do warunków metabolizm oraz zdolność do przemieszczania się na bardziej pasujące im siedliska stanowiły kluczowe cechy, dzięki którym przetrwały pomiędzy późną kredą a wczesnym paleocenem[26][68]. Wielkie niezaliczane do archozaurów gady wodne, jak mozazaury i plezjozaury, znajdujące się na szczycie łańcuchów pokarmowych mórz, wyginęły z końcem kredy[70][71].
Archozaury
Klad archozaurów obejmuje dwie żyjące do dziś grupy: krokodyle (3 rodziny: aligatorowate, gawialowate i krokodylowate) oraz dinozaury (z których przetrwały jedynie ptaki).
Crocodyliformes
Rodziny krokodyli i ich bliskich krewnych reprezentowane są w zapisie kopalnym mastrychtu. 5 z nich nie przetrwało granicy K–Pg[72]. 5 rodzin obejmuje przedstawicieli zarówno wśród szczątków mastrychckich, jak i paleoceńskich. Wszystkie przetrwałe rodziny Crocodyliformes zamieszkiwały śodkowodne i lądowe siedliska, jesli nie liczyć Dyrosauridae, żyjących w wodach słodkich oraz morskich. Około 50% reprezentantów Crocodyliformes przetrwało granicę K–Pg. Jedyny dostrzegalny trend polega na wymarciu wszystkich dużych krokodyli[26]. Przetrwanie Crocodyliformes mogło wynikać z ich wodnej niszy ekologicznej i zdolności do zagrzebywania się, która ograniczyła negatywne wpływy środowiska podczas wymierania[53]. Jouve i współpracownicy w 2008 zasugerowali, że młodociane morskie Crocodyliformes żyły w siedliskach słodkowodnch, które nie zostały tak mocno dotknięte na granicy K–Pg, jak morskie[73].
Choristodera, grupa przypominających krokodyle zwierząt o niejasnym pochodzeniu (prawdopodobnie jednak należące do archozaurów) także przetrwały wymieranie, jenakże wyginęły w miocenie[74].
Pterozaury
W mastrychcie istniała na pewno przynajmniej jedna rodzina pterozaurów, azdarchy. Jednak i ona wyginęła na granicy K–Pg. Te wielkie latające archozaury były ostatnimi przedstawicielami kurczącej się grupy, która jeszcze w środku okresu kredowego obejmowała 10 rodzin. Mniejsze pterozaury wyginęły jeszcze przed nastaniem mastrychtu w czasie, gdy obniżyła się liczebność małych zwierząt, a większe stawały cię coraz liczniejsze. Niedawno kilka odkrytych taksonów pterozaurów datowano na kampan/mastrycht, wśród nich ornitocheiroidy Piksi i "Ornithocheirus", prawdopodobnie Pteranodonty i Nyctosauridae, a także tapeżary[75]. Gdy to się działo, Neornithes przechodziły różnicowanie i zastępowały wcześniejsze ptaki i pterozaury, prawdopodobnie na drodze bezpośredniej konkurencji, bądź też po prostu wypełniły puste nisze[53][76][77]. Jednak ekologiczne zazębianie się obecności ptaków i pterozaurów zdaje się być minimalne[78][79][80]. Wydaje się, że wyginięcie pterozaurów pokrywa się z dziwacznym zjawiskiem, "zamrożeniem różnorodności". Po nagłej radiacji w kredzie wczesnej wyraźnie przestały się różnicować, co czyniło je podatnymi na mniejsze wymierania, jak Cretaceous Thermal Maximum[81].
Ptaki
Większość paleontologów uznaje ptaki za jedyną przetrwałą grupę dinozaurów. Jednakże i tak wyginęły wszystkie ptaki nienależące do Neornithes, włączając w to kwitnące wcześniej grupy Enantiornithes i Hesperornithes[82]. Kilka analiz skamielin ptaków wykazało ich różnicowanie jeszcze przed granicą K-Pg, wobec czego krewni kury, kaczki i strusi koegzystowały z nieptasimi dinazaurami[83]. Duże zbiory ptasich skamieniałości obrazują wachlarz różnorodnych gatunków zapewniający ostateczny dowód na obecność archaicznych ptaków na przestrzeni 300.000 lat przed granicą K–Pg. Żaden z nich nie przetrwał do paleogenu, a ich obecność pod koniec mastrychtu i fakt, że żaden z nich nie przetrwał do paleogenu, dowodzi masowego wymierania ptaków archaicznych w tym okresie. Mała frakcja kredowych gatunków ptaków jednak przetrwała, dając początek dzisiejszym ich przedstawicielom[84][85]. Dotychczas zaledwie pojedynczy gatunek ptaka, zresztą jeszcze nienazwany, został w sposób pewny zidentyfikowany po obu stronach granicy K–Pg. Jego szczątki znaleziono zarówno w mastrychckiej formacji Hell Creek oraz dańskiej formacji Fort Union)[84]. Jedyną grupą ptaków, która na pewno przetrwała wymieranie, są Neornithes (choć znany z paleogenu gatunek Qinornis paleocenica może reprezentować przetrwałą linię ptaków niezaliczanych do Neornithes)[84]. Przetrwanie przez przedstawicieli Neornithes katastrofy kredowej paleontolodzy upatrują w obserwowanych u obecnych przedstawicieli tej grupy zdolnościach do nurkowania, pływania i szukania schronienia w wodzie i na mokradłach, oraz umiejętności drążenia nor i budowania gniazd w dziuplach drzew czy termitierach, co może zapewniać ochronę przed niekorzystnymi warunkami środowiskowymi. Późniejszą radiację zapewniło Neornithes zajęcie nisz ekologicznych opuszczonych przez wymarłe nieptasie dinozaury[53].
Nieptasie dinozaury
Tyranozaur należał do ostatnich nieptasich dinozaurów żyjących przed zagładą
Wzrasta konsensus odnośnie stałocieplności dinozaurów, co pozwala zrozumieć wyginięcie większości grup, inaczej niż u ich bliskich krewnych krokodyli. Ektotermiczne krokodyle cechują się znacznie ograniczonym zapotrzebowaniem na pokarm. Potrafią one przetrwać kilka miesięcy bez jedzenia. Natomiast zwierzęta endotermiczne podobnych rozmiarów wymagają znacznie większej ilości pokarmu, by utrzymać swój szybszy metabolizm. Wobec tego w warunkach opisanego wyżej załamania się łańcucha pokarmowego nieptasie dinozaury wyginęły[24], podczas gdy pewne krokodyle przetrwały. Dinozaury mięsożerne zjadały dinozaury roślinożerne, żywiące się roślinami. Załamanie się łańcucha pokarmowego dotknęło je w znacznym stopniu. Natomiast ssaki i niektóre niewielkie gady zajmowały zupełnie inne miejsce w sieci troficznej. Ich łańcuchy pokarmowe polegały w znacznie większym stopniu na materii organicznej zawartej w glebie[87].
Czy wymieranie następowało stopniowo, czy też bardzo nagle, pozostaje przedmiotem debaty, jako że zapis kopalny zdaje się wspierać oba poglądy. Wyniki badań skamieniałości pochodzących z 29 odsłonięć w katalońskich Pirenejach świadczą o wielkiej różnorodności dinozaurów przed granicą K-T, zidentyfikowano wówczas ponad 100 gatunków występujących na tych obszarach[88]. Nowsze oszacowania wskazują, że bogactwo gatunkowe dinozaurów przed granicą K-T może być niedoszacowane, w związku z procesami tafonomicznymi i względnym ubóstwem skamieniałości pochodzących z ekosystemów kontynentalnych. Szacowane bogactwo gatunkowe nieptasich dinozaurów, bytujących w końcu kredy, i które nie przetrwały granicy K-T, określa się na od 628 do 1078 gatunków[89]. Alternatywnie interpretacja bazująca na skałach noszących skamieliny wzdłuż rzeki Red Deer w kanadyjskiej Albercie wspiera pogląd o stopniowym wymieraniu nieptasich dinozaurów. Inni naukowcy stwierdzili to samo[90].
Według nielicznych paleontologów niektóre nieptasie dinozaury przetrwały wymieranie kredowe. Dowodem na istnienie paleoceńskich dinozaurów miałyby być szczątki nieptasich dinozaurów w formacji Hell Creek w warstwie położonej do 1,3 m ponad warstwą graniczną K-T, a więc 40000 lat po zakończeniu okresu końcu kredowego[91]. Próbki pyłków pobrane w pobliżu skamieniałej kości udowej hadrozaura w Ojo Alamo Sandstone przy rzece San Juan wskazują, że zwierzę to żyło w trzeciorzędzie, około 64,5 miliona lat temu, a więc milion lat po wymieraniu[92]. Panuje jednak konsensus naukowy, zgodnie z którym skamieniałości te na skutek erozji przemieściły się ze swego pierwotnego położenia i spoczęły ponownie w znacznie późniejszych osadach[93].
Formacja Hell CreekSsaki
Różnicowanie się ssaków rozpoczęło się około 30 milionów lat przed końcem kredy. Wszystkie główne linie kredowych ssaków, w tym stekowce, wieloguzkowce, torbacze i łożyskowce, Dryolestoidea[94] i gondwanatery[95], przeżyły wymieranie kredowe, choć odniosły straty. W szczególności torbacze w dużym stopniu zniknęły z Ameryki Północnej, a azjatyckie Deltatheroida, prymitywni krewni współczesnych torbaczy, wyginęły[96]. W osadach z Hell Creek w Ameryce Północnej przynajmniej połowa znanych wieloguzkowców i wszystkie 11 gatunków torbaczy nie występują już w osadach ponad granicą K-T[86]. Różnicowanie się ssaków na granicy K-T uległo ograniczeniu[97]. Współczesne badania wskazują, że ssaki, mimo tego, że nisze ekologiczne stały się dlań dostępne po wyginięciu nieptasich dinozaurów, nie od razu uległy zróżnicowaniu[98]. Wczesne zróżnicowanie na poczatku paleogenu odnotowano jedynie w przypadku kilku rzędów: nietoperzy i Cetartiodactyla (zróżnicowanej grupy obejmującej walenie i parzystokopytne)[98].
Gatunki ssaków, które przetrwały granicę K-T, cechowały niewielkie wymiary ciała, nie większe niż wymiary dzisiejszego szczura. Mała wielkość ciała mogła ułatwiać im znalezienie kryjówki. Co więcej, postuluje się, że pewne wczesne stekowce, torbacze i łożyskowce wiodły ziemno-wodny tryb życia bądź chroniły się w ziemnych norach. Mogłoby w związku z tym być w mniejszym stopniu narażone na stres środowiskowy, związany z wydarzeniami na granicy K-Pg[53].
Dowody
Północnoamerykańskie skamieniałości
Zapis kopalny lądów Ameryki Północnej obrazuje duży kontrast pomiędzy bogatymi późnomastrychckimi zbiorowiskami roślinnymi, a ubogimi i zdominowanymi przez paprotniki zbiorowiskami wczesnego paleocenu[57]. W osadach pod granicą dominujące są pozostałości pyłków okrytonasiennych, osady z samej granicy zawierają zaś mało pyłków, a dominują raczej zarodniki paprotników[99]. Ilość i udział pyłków okrytonasiennych stopniowo zwiększa się po epizodzie wymierania K-T. Przypomina to sytuację sukcesji ekologicznej na obszarach zniszczonych współcześnie przez erupcje wulkaniczne, gdzie początkowo na zniszczonych siedliskach pojawiają się paprotniki, które później zastępowane są przez rośliny okrytonasienne[100].
Obecnie najbardziej informatywna sekwencja bogatych w skamieniałości dinozaurów skał leży na zachodzie Ameryki Północnej, zwłaszcza zaś mastrychcka formacja Hell Creek z Montany (USA). Formacja ta, w porównaniu ze starszą, liczącą sobie szacunkowo 75 milionów lat, formacją Judith River/Dinosaur Park (odpowiednio Montana w USA i Alberta w Kanadzie), dostarcza informacji o zmianach w populacji dinozaurów przez ostatnie 10 milionów lat kredy. Te osady są geograficznie ograniczone, pokrywając jedynie część kontynentu[86].
Środkowo- i późnokampańskie formacje wykazują większe zróżnicowanie dinozaurów, niż jakakolwiek inna pojedyncza grupa skał. Skały zaś późnomastrychckie zawierają największych członków kilku ważniejszych kladów: tyranozaura, ankylozaura, pachycefalozaura, triceratopsa i torozaura[101].
Skamieniałości morskie
Masowe wymieranie planktonu morskiego wystąpiło nagle, dokładnie na granicy K–Pg[102]. Rodzaje amonitów zaczęły ginąć na bądź w pobliżu granicy K–Pg. Jednak odnotowano mniejsze i wolniejsze wymieranie rodzajów amonitów przed granicą, wiążące się z późnokredową regresją morza. Stopniowe wymieranie małży Inoceramidae zaczęło się znacznie przed granicą K–Pg, a niewielka, stopniowa redukcja różnorodności amonitów trwała przez całą późną kredę[103]. Dalsze analizy wykazały, że epizody nasilonego wymierania niektórych grup organizmów zachodziły w morzach już w późnej kredzie i częściowo zachodziły na siebie w czasie, nim zakończyło je nagłe i masowe wymieranie[103].
Megatsunami
Uderzenie bolidu powinno spowodować tsunami, i rzeczywiście ślady w postaci osadów po tsunami odnaleziono wokół obszaru Morza Karaibskiego i Zatoki Meksykańskiej[104][105], w głębokomorskich osadach atlantyckich[106] oraz na platformie węglanowej na północnym wschodzie Brazylii[107].
Długość trwania
Istnieją kontrowersje pomiędzy paleontologami co do tego, jak długo trwało wymieranie kredowe. Według autorów upatrujących przyczyny wymierania w uderzeniu planetoidy, wymieranie było szybkie i trwało od zaledwie kilku lat do kilku tysięcy lat. Inni autorzy zwracają uwagę na to, że wymieranie to mogło trwać znacznie dłużej i zacząć się na kilka milinów lat przed końcem kredy. Kwestię tą trudno rozwiązać z uwagi na niedoskonałość zapisu kopalnego (efekt Signora-Lippsa)[108][21]. Sytuację utrudnia również to, że wychodnie skał zawierających ciągły zapis skamieniałości pochodzących z okresu od kilku milionów lat przed do kilku milionów lat po wymieraniu K–Pg są nieliczne[26].
Uderzenie w Chicxulub
Planetoida uderzająca Ziemię pod koniec kredy w wizji artystyDowody na impakt
W 1980 zespół badaczy obejmujący noblistę w fizyce Luisa Alvareza, jego syna geologa Waltera Alvarez oraz chemików Franka Asaro i Helen Michel odkrył na całym świecie warstwy osadów leżące na granicy kreda–paleogen i zawierające stężenie irydu wielokrotnie większe, niż normalne (30, 160 i 20 razy większe w trzech oryginalnie zbadanych przekrojach). Iryd w skorupie ziemskiej występuje niezwykle rzadko jako pierwiastek pierwiastek syderofilny – większa jego część wraz z żelazem przedostała się do jądra Ziemi podczas kształtowania się budowy planety. Pozostałości irydu spotyka się obficie w planetoidach i kometach, wobec czego zespół Alvareza zasugerował, że planetoida uderzyła w Ziemię, gdy formowała się granica K–Pg[4]. Już wcześniej spekulowano nad możliwością impaktu, ale teraz po raz pierwszy dostarczono twardych dowodów na zderzenie[109].
Hipotezę tą pierwotnie okrzyknięto mianem radykalnej, ale szybko pojawiły się kolejne dowody. Leżąca na granicy glina okazała się pełna maleńkich sferuli skalnych, skrystalizowanych kropli stopionej przez impakt skały[110]. Na granicy zidentyfikowano także kwarc szokowy i inne minerały[111][112]. Minerały szokowe cechują się zdeformowaną strukturą, tworzą się w wielkich ciśnieniach, powodowanych wybuchem jądrowym bądź upadkiem meteorytu. Identyfikacja wielkich osadów tsunami wzdłuż wybrzeża Zatoki Meksykańskiej i Karaibów także dostarczyło dowodu na zderzenie[113], sugerując, że impakt mógł zajść nieopodal, jako że granica K–Pg staje się cieńsza na południu USA, a metrowej grubości osady obserwuje się na północy Nowego Meksyku[11].
Badanie radarem ujawnia w topografii krateru Chicxulub pierścień średnicy 180 km
W 2007 posunięto się naprzód. Podano, że obiekt, który uderzył w Ziemię, należał do rodziny planetoidy Baptistina[115]. Powstały jednakże wątpliwości, po części z powodu nielicznych wiarygodnych obserwacji tej rodziny[116]. Niedawno odkryto, że (298) Baptistina różni się składem chemicznym od ciała, które wywołało impakt pod koniec kredy[117]. Choć to odkrycie czyni powiązanie pomiędzy rodziną Baptistina i impaktorem K–Pg trudniejszym do uzasadnienia, to jednak go nie wyklucza[117]. Badanie WISE z 2011 oceniające odbite od planetoid światło oszacowało rozpad na 80 milionów lat. Czas ten nie wystarcza do zmian orbity i uderzenia w Ziemię 66 milionów lat temu[118].
Paul Renne z Berkeley Geochronology Center odnotował jako datę uderzenia planetoidy jako 66,043 ± 0,011 miliona lat temu według datowania metodą argonowo-argonową. Później podał, że masowe wymieranie zaszło podczas 33 000 lat po tym zdarzeniu[2][119].
Skutki zderzenia
Omawiane zderzenie mogło zahamować fotosyntezę, tworząc chmury pyłu odcinające światło słoneczne na rok lub mniej, a także wzbijając aerozole kwasu siarkowego (VI) do stratosfery. Zmniejszyło to ilość docierającego do powierzchni Ziemi światła słonecznego o 10-20%. Nim aerozole rozproszyły się, minąć musiało przynajmniej 10 lat. Przyczyniło się to do wymierania roślin i fitoplanktonu, a także zależnych odeń organizmów roślinożernych i mięsożernych. Pewne stworzenia, których łańcuchy pokarmowe bazowały na detrytusie, otrzymały znaczną szansę przeżycia[87][102]. Globalna burza ogniowa prawdopodobnie powstała na skutek pulsu ciepła i opadła z powrotem na Ziemię palącym podmuchem. Współczesne badania wskazują, że globalna warstwa osadów spowodowanych impaktem zawiera wystarczająco dużo sadzy, by sugerować, że cała lądowa biosfera spłonęła[120]. Wysoki ułamek tlenu w atmosferze w kredzie późnej przyczynił się do intensywnego spalania. Poziom tlenu w atmosferze obniżył się na początku trzeciorzędu. Jeśli pojawiły się szeroko rozprzestrzenione pożary, zwiększyło to ilość dwutlenku węgla w atmosferze i spowodowało krótkotrwały efekt cieplarniany dzięki chmurom pyłu. Wykończyło to najwrażliwsze organizmy, które przetrwały okres bezpośrednio po impakcie[121].
Zderzenie mogło także przyczynić się do powstania kwaśnych deszczy, w zależności od rodzaju skały, w jaką uderzyło ciało niebieskie. Jednak współczesne badania sugerują, że efekt ten był względnie niewielki, utrzymywał się szacunkowo 12 lat[102]. Kwasowość została zneutralizowana przez środowisko, a przeżycie zwierząt wrażliwych na kwaśne deszcze (jak płazy bezogonowe) wskazuje, że nie był to główny czynnik wymierania. Teorie impaktu mogą jedynie wyjaśnić bardzo szybkie wymieranie, jako że chmury pyłu i możliwe aerozole siarkowe opuściłyby atmosferę w naprawdę krótkim czasie – około 10 lat[122].
Kształt i ulokowanie krateru wskazują dalsze przyczyny zniszczeń poza chmurą pyłu. Planetoida uderzyła w ocean, co spowodowało megatsunami, dowody na które znaleziono w kilku miejscach na Karaibach i na wschodzie USA. Chodzi o piasek morski na terenach lądowych, a także pozostałości roślinności i skał lądowych w osadach morskich datowane na czas zderzenia. Ciało niebieskie uderzyło w pokłady gipsu (siarczan (VI) wapnia), co spowodowało wytworzenie się dużych ilości aerozolu zawierającego tlenek siarki (IV). Zredukowało to ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni ziemi, doprowadziło też do powstania kwaśnych deszczy, zabijających roślinność, plankton i organizmy budujące muszle z węglanu wapnia (Coccolithophyceae i mięczaki). W lutym 2008 zespół naukowców wykorzystał obrazowanie sejsmiczne krateru, ustalając, że impaktor uderzył w wodę głębszą, niż to wcześniej przypuszczano. W efekcie więcej aerozoli siarczanowych dostało się do atmosfery, co mogło uczynić zderzenie bardziej śmiercionośnym poprzez zmianę klimatu i doprowadzenie do kwaśnych deszczy[123].
Obecnie większość paleontologów zgadza się, że planetoida uderzyła w Ziemię pod koniec kredy, debata dotyczy zaś kwestii, czy impakt stanowił jedyną przyczynę wymierania[39][124]. Dowiedziono, że od zderzenia do masowego wymierania upłynęło około 300 000 lat[125]. Sam impakt z kolei mógł zintensyfikować erupcje wulkaniczne[126].
W marcu 2010 międzynarodowy panel naukowców potwierdził hipotezę planetoidy, zwłaszcza uderzenie Chicxulub, jako przyczynę wymierania. Zespół 41 naukowców przejrzał literaturę naukową z 20 lat. Ustalono, że mierząca 10 km skała runęła na Ziemię w Chicxulub na meksykańskim półwyspie Jukatan, tworząc krater średnicy 180-200 km. Skały stopniały czy wręcz wyparowały, osiągając prędkość 11 km/s. Uderzenie w bogate w węglany i siarczany skały spowodowało dostanie się szkodliwych gazów do atmosfery, powodując w rezultacie ciemności, ochłodzenie i kwaśne deszcze, a w rezultacie znaczne zmiany klimatyczne. Obecnie pozostałości po tej katastrofie w postaci granicy K-Ph znaleziono w 350 miejscach na świecie. Rozważano alternatywną hipotezę, zgodnie z którą niektóre z nich mają inne pochodzenie, np wulkanicznie, natomiast impakt wyprzedza ich powstanie o 300 000 lat. Budowa osadów pozwoliła jednak tę hipotezę odrzucić[6].
Alternatywne wyjaśnienia
Fakt wydarzenia się wymierania w czasie impaktu planetoidy w Chicxulub silnie wspiera hipotezę impaktu. Jednak pewni naukowcy cały czas dyskutują nad rolą zderzenia Chicxulub w wymieraniu, sugerując, że inne zdarzenia również mogły przyczynić się do wymierania. W szczególności wymieniają erupcje wulkaniczne, zmiany klimatyczne, zmiany poziomu morza i inne impakty.
Trapy Dekanu
Trapy Dekanu mogły wiązać się z wywołaniem wymierania poprzez kilka mechanizmów. Wymienia się tu wydzielanie pyłu i aerozoli siarkowych do atmosfery, co zablokowało dostęp promieniom słonecznym i zredukowało fotosyntezę. Dodatkowo wulkanizm spowodował emisję dwutlenku węgla, co zwiększyło efekt cieplarniany, gdy pyły i aerozole opuściły atmosferę[128].
Kiedy hipotezę związaną z trapami Dekanu łączono z wolniejszym wymieraniem, Luis Alvarez (zmarły w 1988) stwierdził, że paleontologów zmylił Efekt Signora-Lippsa. Początkowo nie przyjęto tego stwierdzenia dobrze. Późniejsze intensywne badania terenowe przyznały tym słowom należytą wagę. W końcu większość paleontologów zaczęła akceptować pomysł, że masowe wymieranie na końcu kredy były w dużym stopniu lub przynajmniej częściowo spowodowane masywnym impaktem. Jednak nawet Walter Alvarez przyznał, że przed zderzeniem na Ziemi zaszły inne duże zmiany, jak obniżenie się poziomu morza i masywne erupcje wulkaniczne, który utworzyły trapy Dekanu i mogły przyczynić się do wymierania[129].
Wielokrotny impakt
Kilka innych kraterów również zdaje się być pochodzić z czasów granicy K-Pg. Sugeruje to możliwość prawie jednoczesnych licznych uderzeń, być może fragmentów rozbitej planetoidy, podobnie jak w przypadku komety Shoemaker-Levy 9, która uderzyła w Jowisza. Poza stuosiemdziesięciokilometrowym kraterem Chicxulub istnieją również mierzący 24 km Krater Bołtysz na Ukrainie (65,17 ± 0,64 miliona lat), mierzący 20 km Krater Silverpit w dnie Morza Północnego (62,5 ± 2,5 miliona lat) oraz kontrowersyjny i dużo większy (600 km) Krater Śiwa. Inne kratery mogły utworzyć się w dnie Oceanu Tetydy i zostać zniszczone przez procesy tektoniczne, takie jak ruch Afryki czy Indii na północ[130][131][132][133].
Mastrychcka regresja morska
Istnieją klarowne dowody na obniżenie się poziomu morza w ostatnim wieku kredy, większe niż jakiekolwiek dotychczas w erze mezozoicznej. W pewnych mastrychckich warstwach skalnych z różnych części świata warstwy późniejsze są lądowe, a wcześniejsze reprezentują wybrzeża, najwcześniejsze zaś odpowiadają dnom morskim. Nie ma tu śladów przechylenia warstw czy zaburzeń związanych z górotwórstwem, najprawdopodobniejszym wyjaśnieniem jest więc regresja, obniżenie się poziomu morza. Nie ma bezpośrednich dowodów wyjaśniających jej przyczyny, ale obecnie akceptowane jako najprawdopodobniejsze wyjaśnienie mówi o grzbietach, których aktywność zmalała i zapadły się pod własnym ciężąrem[26][134].
Silna regresja ciężko zredukowałaby szelf kontynentalny, najbogatszy w gatunki rejon morski. Wystarczyłaby więc za przyczynę masowego wymierania w morzach. Jednak badacze dochodzą do wniosku, że zmiana taka byłaby niewystarczająca dla wyjaśnienia obserwowanego poziomu wymierania amonitów. Regresja spowodowałaby też zmiany klimatyczne, częściowo poprzez zmiany wiatrów i redukcję albedo, co zwiększyłoby globalną temperaturę[103].
Regresja morska skutkowała również zanikiem mórz epikontynentalnych, jak Morze Środkowego Zachodu na kontynencie północnoamerykańskim, co znacznie zmieniło siedliska. Zanikły przybrzeżne równiny, które przez 10 milionów lat stanowiły dom dla różnych biocenoz, znajdywanych potem w skałach formacji choćby Dinosaur Park. Iną konsekwencją tego zjawiska była ekspansja środowisk słodkowodnych, jako że wody przemierzały dłuższe drogi przez kontynenty, nim osiągały oceany. Zmiana ta okazała się korzystna dla kręgowców słodkowodnych, w przeciwieństwie do morskich, np. rekinów[86].
Wiele przyczyn
W przeglądzie J. David Archibald i David E. Fastovsky dyskutowali scenariusz kombinacji trzech głównych postulowanych przyczyn: wulkanizmu, regresji morskiej i impaktu. Wedle tej wersji wydarzeń społeczności lądowe i morskie podlegały już stresowi środowiskowemu z uwagi na zachodzące w ich siedliskach zmiany. Dinozaury, jako największe z kręgowców, zostały dotknięte zmianami środowiskowymi w pierwszej kolejności, ich zmienność spadała. W tym samym czasie dzięki materiałom wulkanicznym następowało ochłodzenie i wysuszanie. Wtedy odbył się impakt, niszcząc łańcuchy pokarmowe oparte o fotosyntezę, tak w już nadwyrężonych środowiskach lądowych, jak i w morzach. Główna różnica pomiędzy rzeczoną hipotezą a przyjmującymi jedną przyczynę polega na tym, że jej zwolennicy nie uznają żadnej z pojedynczych przyczyn za wystarczającą do wywołania tak wielkiego wymierania, nie uznają za prawdopodobne, by któraś z nich mogła doprowadzić do takiego wzorca wymierania[86]. Również precyzyjniejsze badania porównujące czas uderzenia bolidu i nasilonego wulkanizmu wskazują, że oba te zjawiska były bliskie w czasie. Wyraźny wzrost erupcji nastąpił w czasie 50 000 lat od uderzenia, co jest terminem odpowiednim na powiązanie wpływu impaktu na sejsmikę do tego wzrostu prowadzącą. Sugeruje to, że rozpatrywanie oddzielne wpływu uderzenia i wulkanizmu jest niemożliwe[126].
Po wymieraniu
Wymieranie kredowe wywarło olbrzymi wpływ na ewolucję życia na Ziemi. Eliminacja dominujących w kredzie grup pozwoliła innym organizmom zająć ich miejsce, pobudzając serię radiacji adaptacyjnych w paleogenie[14]. Najbardziej rzuca się w oczy zastąpienie dinozaurów przez ssaki. Po wymieraniu ssaki ewoluowały szybko, wypełniając nisze pozostawione przez dinozaury. Wśród rodzajów ssaków nowe gatunki były powyżej granicy K-Pg średnio 9,1% większe[135].
Znaczne radiacje wydarzyły się także wśród innych grup. Bazując na sekwencjonowaniu molekularnym i datowaniu skamielin, wydaje się, że ptaki nowoczesne też uległy radiacji po granicy K-Pg[15]. Powstały olbrzymie, nielotne formy, jak roślinożerny Gastornis i Dromornithidae oraz drapieżne Phorusrhacidae. Wymarcie kredowych jaszczurek i węży mogło doprowadzić do radiacji współczesnych ich grup, jak legwany, warany, dusiciele[9]. Na lądzie pojawiły się olbrzymi dusiciel Titanoboa i dziwaczne Madtsoiidae. W morzach radiacji uległy wielkie węże morskie. Doskonałokostne różnicowały się gwałtownie[16], wypełniając nisze pozostawione po wymieraniu. W paleocenie i eocenie pojawiły się żaglicowate, tuńczyki, węgorzokształtne i flądrokształtne. Również wśród paleogeńskich owadów zaszły duże zmiany. Wiele grup mrówek istniało już w kredzie, ale w eocenie mrówki zaczęły dominować i różnicować się, tworzyć większe kolonie. Różnicowały się też motyle, być może zajmując miejsce liściożernych owadów, które zniknęły w wymieraniu. Rosło znaczenie także zaawansowanych, budujących kopce termitów Termitidaee[136].
Uwagi
- Wraz z otwornicami, belemnitami i amonitami stanowią one skamieniałości przewodnie kredy.
Przepraszam ze dlugo nie bylem bobki
poniedziałek, 26 października 2015
Wymieranie Kredowe
Subskrybuj:
Posty (Atom)