От чего вымерли динозавры — 2

Продолжаем дискуссию о вымирании динозавров. В прошлом выпуске «Троицкого варианта» мы посвятили этой дискуссии пять страниц, но можно сказать, что «не доспорили». Во-первых, не было четко артикулировано, на каких аргументах основывается гипотеза о решающей роли астероида в феномене вымирания динозавров — почему она стала мейнстримом среди палеонтологов. Это упущение исправляет зоолог Павел Скучас.

Во-вторых, осталась недоговоренность по поводу роли вулканизма — здесь возникло противоречие между палеонтологом Андреем Журавлёвым и геофизиком Алексеем Ивановым. Спор продолжается в этом выпуске, хотя он, пожалуй, и здесь не доведен до конца, да и вряд ли при современных данных тут может быть поставлена точка. Палеонтолог Кирилл Еськов в заключение возражает против нашего естественного желания искать простые решения сложных проблем.

Роль импакта

Павел Скучас, докт. биол. наук, доцент кафедры зоологии позвоночных биофака СПбГУ

Независимо от наших личных предпочтений научная гипотеза считается «приоритетной» (= мейнстримовой), если она наиболее просто объясняет произошедшее событие и содержит наименьшее количество противоречий и допущений. На данный момент такой гипотезой является именно «импактная» гипотеза (= падение астероида). «Вулканическая» гипотеза, как и остальные (например, «экологическая»), в меньшей степени поддержаны научными фактами. Это не значит, что в будущем они не могут стать приоритетными — такое вполне возможно при условии обнаружения новых данных, подтверждающих именно эти гипотезы и не согласующихся с импактной (или ее опровергающих).

Наиболее важными доказательствами именно импакта как ключевого триггера вымирания считаются:

1) временно́е совпадение импакта и массового вымирания [1, 2] (альтернативную точку зрения см. в [3]);

2) быстрое (катастрофическое) исчезновение из палеонтологической летописи представителей некоторых групп, включая нептичьих динозавров [4] (альтернативную точку зрения см. в [5]) и различные морские организмы (например, бентосных моллюсков, см. [6]);

3) быстрое «подкисление» океана, совпадающее по времени с импактом (но не с начальными фазами вулканизма, см. [7]);

4) временное похолодание на границе мела/палеогена, которое лучше объясняется падением астероида в нефтеносный район Мексиканского залива (с последующим выбросом аэрозолей и сажи в стратосферу; см., например, [8]);

и 5) временно́е несовпадение наиболее активных фаз вулканизма и массового вымирания [9] (альтернативную точку зрения см. в [10]).

Из слабых мест импактной гипотезы стоит отметить сложнообъяснимую селективность (= выборочность) вымирания. Если мы возьмем североамериканские позднемеловые-раннепалеогеновые фауны позвоночных, то окажется, что некоторые группы на границе мел/палеоген исчезают из летописи полностью (например, нептичьи динозавры), некоторые — частично (например, исчезают отдельные виды крокодилов, черепах, сумчатых млекопитающих), а некоторых вымирание не коснулось совсем (выживают в полном составе амфибии и плацентарные млекопитающие), см. [11].

Такая избирательность на первый взгляд трудно согласуется с глобальным катастрофическим явлением и требует значительного количества допущений. Тем не менее полное вымирание нептичьих динозавров можно объяснить цепочкой событий: подавление фотосинтеза растений (за счет выброса при импакте в стратосферу аэро­золей и сажи и временного «экранирования» земной поверхности от солнечного излучения) — гибель части растений — значительное сокращение пищевой базы растительноядных динозавров и их вымирание, а затем и вымирание крупных хищных динозавров.

При этом водные позвоночные (крокодилы, черепахи, хористодеры) выживают, поскольку в экосистемах, где они обитают, трофические цепи начинаются не с фотосинтезирующих растений (продуцентов), а с детрита (разлагающейся органики), а значит, они более резистентны к временному подавлению фотосинтеза у растений [1]. Ситуация с амфибиями и плацентарными млекопитающими сложнее для объяснения, однако следует учесть, что это в подавляющем большинстве не растительноядные формы.

Интересно отметить недавно выдвинутую идею [1] о том, что декканский вулканизм (а именно выброс парниковых газов при извержениях), наоборот, препятствовал критическому похолоданию, вызванному импактом, и «спас» множество групп от вымирания.

Для получения ответа на вопрос «От чего вымерли динозавры?» нам по-прежнему не хватает данных о динамике разнообразия динозавров перед вымиранием и о характере их вымирания в различных точках земного шара. Пока мы ориентируемся на единственную непрерывную в интервале «самый конец мела — начало палеогена» последовательность фаун наземных позвоночных, известную из Северной Америки. Не исключено, что основные причины вымирания нептичьих динозавров были разными в разных географических областях. Тем не менее, перефразируя знаменитое высказывание Уинстона Черчилля, можно так охарактеризовать сегодняшнюю ситуацию: «Импактная гипотеза — наихудшая гипотеза, если не считать всех остальных».

1. Chiarenza A. A. et al. Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous dinosaur extinction // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. 117(29). P. 17084–17093.
2. Goderis S. et al. Globally distributed iridium layer preserved within the Chicxulub impact structure // Science Advances. 2021. V. 7. P. eabe3647.
3. Keller G. et al. Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. 101(11). P. 3753–3758.
4. Brusatte S. L. et al. The extinction of the dinosaurs // Biological Reviews. 2015. 90. P. 628–642.
5. Sakamoto M. Dinosaurs in decline tens of millions of years before their final extinction // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. 113 (18). P. 5036–5040.
6. Witts J. D. et al. Macrofossil evidence for a rapid and severe Cretaceous-Paleogene mass extinction in Antarctica // Nature Communications. 2016. 7. P. 11738.
7. Henehan M. J. et al. Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. 116(45). P. 22500–22504.
8. Kaiho K. et al. Global climate change driven by soot at the K-Pg boundary as the cause of the mass extinction // Scientific Reports. 2016. 6. P. 28427.
9. Sprain C. J.et al. The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous-Paleogene boundary // Science. 019. 363. 2P. 866–870.
10. Schoene B. et al. U-Pb constraints on pulsed eruption of the Deccan Traps across the end-Cretaceous mass extinction // Science. 2019. 363. P. 862–866.
11. Archibald J. D. Dinosaur Extinction and the End of an Era. What the Fossils Say. Critical Moments in Paleobiology and Earth History Series. Columbia University Press, 1996.

«Связь мел-палеогенового вымирания с вулканами кажется мне наименее вероятной»

Андрей Журавлёв, докт. биол. наук, профессор кафедры биологической эволюции биофака МГУ

Честно говоря, для меня гораздо больший интерес представляют вопросы, почему кто-то появился именно в это время и именно в этом месте, и в меньшей степени я заинтригован проблемой вымираний. В последних загадок гораздо меньше, поскольку есть длительная предыстория, запечатленная в осадочных, вулканических и других отложениях, — исходя из этих данных можно строить проверяемые гипотезы.

Известны, например, минимальные объемы вулканических отложений, приуроченных к пермско-триасовому рубежу в Сибири, и примерный временной интервал, за который они сформировались. Зная, сколько и каких газов подобный тип вулканов выделяет сегодня, не трудно построить модель роста содержания углекислого газа в атмосфере на искомом рубеже, добавить в нее данные по дополнительным поступлениям углекислого газа и галогенов в результате нагрева угленосных и соленосных отложений, оказавшихся в области извержения, и посмотреть, к каким результатам для биосферы всё это могло привести.

Далее вновь обратиться к геологическим отложениям и отыскать изменения в литологическом, изотопном и элементном составе, указывающие на резкий рост температуры, на подкисление вод Мирового океана и т. д. Эти данные наложить на количественные показатели в изменении состава ископаемых фаун и целых сообществ, обилия видов, их распределения в пространстве и т. п. Вот тогда можно говорить о том, что пермско-триасовая вулканическая катастрофа действительно привела к существенным изменениям в составе биосферы…

И отметить, что затронуты в первую очередь были группы организмов, наиболее подверженных негативному влиянию вышеназванных факторов через гиперкапнию (т.е отравление CO2), аноксию (отсутствие кислорода в организме), повышенную кислотность и температуру воды. Причем «помогла» вулканам необычная палеогеография планеты, когда в самый сложный момент наиболее разнообразные морские фауны оказались в ловушке полузамкнутого океана Тетис.

Это означает, что, случись подобная вулканическая катастрофа при других обстоятельствах, она сказалась бы на биосфере в меньшей степени, а может (как в кембрийском периоде), и совсем бы не сказалась.

И не будем забывать об эволюции растительного покрова, поскольку важнейшие инновации растений — сосуды, корневая система, древовидные формы, семена — приводили к существенным изменениям темпов выветривания на суше и объемов биогенных веществ, поступающих в океан, и, как следствие, к существенным изменениям климата (рис. 1) [1].

Поэтому связь мел-палеогенового вымирания с вулканами кажется мне наименее вероятной. Да, к концу позднемеловой эпохи намечается небольшая тенденция к повышению температуры, связанная с извержениями на плато Декан. Но происходит она на фоне похолодания и не успевает даже вернуть «средние показатели по больнице» к типичному позднемеловому климатическому уровню [2].

Именно тогда, в начале позднемеловой эпохи, практически исчезли коралловые рифы, поскольку особенности состава коралловых скелетов не позволяли этим существам отлагать биоминералы при высоком уровне углекислого газа. А каких-то конкретных животных самого конца мелового периода, кому «курорт» был противопоказан, выделить трудно.

Если же мы посмотрим на изменения в составе фаун крупных морских позвоночных на исходе мезозойской эры, то картина окажется весьма пестрой. Ихтиозавры, например, полностью исчезли в начале раннемеловой эпохи (ок. 90 млн лет назад). Более того, судя по их разнообразию, скажем, в морях Европы, тоже ведь и «не думали» вымирать, словно динозавры, дожившие до мел-палеогенового рубежа [3].

Неужели и для них свой вулкан или метеорит, пожелавший остаться неизвестным, был припасен? После их ухода роль главных «рыбоящеров» досталась мозазаврам. И кажется, что эти морские вараны чувствовали себя неплохо вплоть до известных событий. Однако вновь, как и динозавры, только местами: например, в высокопродуктивной марокканской зоне апвеллинга — процветали [4], а в Мексиканском заливе их разнообразие (так же как и других крупных позвоночных) резко упало за несколько миллионов лет до метеоритного удара [5]. Наверное, «предчувствовали», что в данном месте их ничего хорошего не ждет.

Вероятно, подобные изменения состава позвоночных происходили и на суше, но, увы, в силу фрагментарности континентальных отложений с нужной детальностью реконструированы быть не могут. А ведь самая большая сложность заключается не в понимании вымирания крупных динозавров, а в вопросе: почему вымерли мелкие пернатые виды с высоким уровнем обмена веществ? Иначе говоря, почему одни птицы вымерли, а другие — выжили?

1. Dahl T. W., Arens S. K. M. The impact of land plant evolution on Earth’s climate and oxygenation state — An interdisciplinary review // Chemical Geology. 2020. 547. P. 119665. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2020.119665
2. Hubert B. T. et al. The rise and fall of the Cretaceous Hot Greenhouse climate // Global and Planetary Change. 2018. 167. P. 1–23.
3. Fischer V. et al. High diversity of Cretaceous ichthyosaurs from Europe prior to their extinction // PLOS ONE. 2014. 9(1). P. e84709. DOI: 10.1371/journal.pone.0084709
4. Martin J. E. et al. Calcium isotope evidence for vulnerable marine ecosystem structure prior to the K/Pg extinction // Current Biology. 2017. 27. P. 1641–1644.
5. Ikejiri T. et al. Two-step extinction of Late Cretaceous marine vertebrates in northern Gulf of Mexico prolonged biodiversity loss prior to the Chicxulub impact // Scientific Reports. 2020. 10. P. 4169. DOI: 10.1038/s41598-020-61089-w

Аномальные вулканические извержения или метеоритный импакт — кто тут мейнстрим?

Алексей Иванов, докт. геол.-мин. наук, заведующий ЦКП «Геодинамика и геохронология» Института земной коры СО РАН, Иркутск

Достаточно много лет назад — так много, что следов в Интернете уже не находится, — свою первую научно-популярную заметку я написал о том, как ученые доказали, что динозавры вымерли в результате падения метеорита. Сегодня я не уверен, что именно падение метеорита привело к их гибели, и более чем уверен, что фраза «Ученые доказали метеоритную гипотезу» очень далека от реальности.

Метеоритная гипотеза выглядит весьма привлекательно. Жили себе, ничего не ведая, динозавры на Земле. Вдруг упал крупный метеорит в сульфатные морские осадки. В результате в атмосферу были выброшены гигатонны пыли и серы в виде SO₂ и SO₃ [1]. Диоксид и триоксид серы, контактируя с водой, конвертировались в серную кислоту, образующую слой в стратосфере. В дополнение к эффекту запыления атмосферы это привело к резкому кратковременному похолоданию из-за отражения солнечного тепла. Затем пролились кислотные дожди. Наконец, серная кислота снизила окислительный потенциал атмосферы, что привело к накоплению парниковых газов (см. статью [2] с описанием процесса). В итоге, кто не помер от холода и кислотных дождей, тот не пережил глобальное потепление.

Очевидно, что в этом сценарии динозавры, равно как и другие животные, вымирали быстро (годы, максимум десятилетия) и их массовые остатки должны были бы находиться непосредственно в импактном слое, имеющем глобальное распространение, т. е. в глине, образовавшейся из осевшей из атмосферы пыли, — или залегать непосредственно на ней. Однако до сих пор нет вообще никаких находок динозавров в этом слое. Традиционное объяснение связывает это с неблагоприятным свойством захоронения костных остатков крупных наземных животных. Тем не менее катастрофические вулканические извержения, которые, в какой-то мере, можно предполагать локальным аналогом метеоритного импакта, приводили к массовым захоронениям животных, в том числе сухопутных динозавров; например, к таковым относятся массовые захоронения биоты Чжэхоль исключительной сохранности [3]. Соответственно, если импактная гипотеза верна, рано или поздно такие массовые захоронения будут найдены.

Что же с вулканической гипотезой? При аномальных извержениях вулканов эффекты схожи в принципе. В атмосферу также выбрасываются пепел и сера, это тоже приводит изначально к резкому похолоданию и последующему потеплению [2]. Оценки для Деканских траппов по количеству выброшенной серы сопоставимы с оценками для Чиксулубского импакта [4]. Различие заключается в том, что импакт приводит к выбросам вещества в атмосферу практически мгновенно, а вулканизм растянут на тысячелетия. Результаты современного моделирования вроде бы показывают, что импакт мог привести к вымиранию динозавров, а вулканизм — нет [5].

Однако моделирование зависит от входных параметров, которые плохо известны. Поэтому рассмотрим, согласуются ли с вулканической гипотезой находки остатков динозавров? Для этого воспользуемся данными из статьи [6], в которой восстановлена последовательность извержений Деканских траппов (рис. 1А), и сравним с осадочной последовательностью формации Хелл-Крик (США), в которой обнаружена наиболее полная последовательность динозавров [7, 8, 9] (рис. 1B, 1C).

Рис. 1 требует детальных пояснений. На рисунке 1А вулканическая последовательность деканских извержений и метеоритный импакт датированы при помощи U-Pb метода. Самые мощные извержения (лавы так называемой формации Поладпур) произошли незадолго до падения метеорита, хотя частично датировки перекрываются областями их неопределенностей. В другом месте Деканских траппов, между лавами, которые можно отнести к наиболее объемной фазе извержений, и лавами следующей, менее объемной фазы извержений, имеется прослой осадков с Ir-аномалией [10]. Это не уровень юридической формулировки «beyond reasonable doubt» («вне всякого разумного сомнения»), но весьма вероятно, что объемный вулканизм, двукратно превосходящий современную вулканическую активность, завершился буквально за тысячи, может быть, десятки тысяч лет до падения Чиксулубского метеорита.

На рисунках 1B и 1C приведен осадочный разрез Хелл-Крик, относящийся к самому позднему мелу и наиболее богатый остатками динозавров в сравнении с другими осадочными отложениями этого возраста в любой другой части планеты. На рисунке 1В жирными стрелками показаны участки находок костных остатков альваресзавров (4 образца), а на рисунке 1С — трицератопсов (24 образца). Более древние кости находятся внизу разреза, а более молодые — вверху. Костных остатков трицератопсов, включая те, которые обнаружены еще ниже и на рисунок 1С не попали, оказалось достаточно для того, чтобы проследить их эволюционные изменения во времени [8]. Наконец, на рисунке 1В стрелкой показана находка рога цератопса, найденного всего лишь на 13 см ниже иридиевой аномалии, маркирующей время падения Чиксулубского метеорита.

У осадочного разреза формации Хелл-Крик есть два временных маркера: верхний — иридиевая аномалия и, в 30 метрах ниже, — прослой, содержащий вулканический пепел локального извержения. По данным 40Ar/39Ar-датирования, между ними 300 тыс. лет. То есть в среднем каждые 10 см осадочных пород накапливались за тысячу лет. Понятно, что пески накапливались быстрее, а глины — медленнее, но, так или иначе, самый молодой из найденных в этом разрезе динозавр умер примерно за тысячу лет до того, как упал метеорит.

На рисунках 1А, B, C есть еще палеомагнитные шкалы. С30n означает, что в это время магнитная полярность была такая же, как сегодня, а С29r — что северный и южный магнитные полюса были расположены наоборот. Граница смены полюсов и в осадочном, и в вулканическом разрезах соответствуют друг другу, что дает дополнительную возможность для корреляций разнородных отложений на противоположных сторонах планеты (осадки формации Хелл-Крик и лавы Деканских траппов).

С некоторой долей неопределенности (~1–10 тыс. лет) можно нанести вулканические извержения на осадочный разрез Хелл-Крик и наоборот. Если это сделать, то окажется, что последний из найденных трицератопсов умер как раз во время самого объемного пика вулканических извержений. Последний альваресзавр пережил первый пик вулканизма и не дожил до второго — самого объемного. Цератопсы, наоборот, пережили пик самого объемного вулканизма, но и самый молодой из них умер до того, как упал метеорит.

Наконец, в формации Охо-Аламо (Ojo Alamo) в США была найдена бедренная кость аламозавра. Возраст отложений Охо-Аламо и самой кости спорный. Джэймс Фассет, нашедший кость, — геолог в отставке Геологической службы США, который всю свою жизнь посвятил изучению меловых отложений на западе страны, — считает их палеоценовыми [11, 12], с чем, правда, категорически не согласно большинство других специалистов [13, 14]. Если все-таки принять палеоценовый возраст аламозавра и нанести его на временную шкалу вулканических извержений, коррелируя по палеомагнитным данным [11], то этот динозавр оказывается несколько моложе самого молодого пика деканского вулканизма (рис. 1А), а если принять во внимание U-Pb датировку самой кости аламозавра (64,8±0,9 млн лет [12]), то она совпадает по времени с поздним вулканизмом Деканских траппов.

Являются ли такие находки динозавров доказательством вулканической гипотезы их вымирания? Конечно же, нет. Но по крайней мере, они не противоречат вулканической гипотезе, тогда как метеоритную гипотезу палеонтологические данные если и не опровергают, то и не подтверждают. Иными словами, пока не будут найдены массовые захоронения динозавров непосредственно в импактном слое, метеоритная гипотеза их вымирания не может считаться доказанной, несмотря ни на какое моделирование эффектов падения метеорита.

Связь массовых вымираний с вулканизмом впервые была предложена Питером Фогтом (Peter Vogt) в 1972 году, но в наиболее явном виде артикулирована тридцатью годами позже в статье [15], в которой было предложено 12 возможных пар совпадений по возрасту между аномальным вулканизмом и биосферными катастрофами. Рис. 2 воспроизводит оригинальный рисунок из статьи [15], где видно, что, несмотря на корреляцию, близкую к 1, совпадения не были идеальными.

Но методы датирования совершенствуются, и за неполные 20 лет после выхода этой статьи можно считать доказанными следующие шесть пар: вулканизм реки Колумбия — среднемиоценовое глобальное потепление [16], вулканизм Деканских траппов — мел-палеогеновое вымирание [6], вулканизм провинции Кару-Феррар — Тоарское событие аноксийного океана [17], вулканизм Центрально-Атлантической провинции — позднетриасовое массовое вымирание [18], вулканизм Сибирских траппов — пермо-триасовое вымирание [19], вулканизм траппов Эмэйшань — позднегваделупское массовое вымирание [20].

Таким образом, с одной стороны, идея о связи биосферных катастроф с аномальными вулканическими извержениями, высказанная полстолетия назад, планомерно находит свое подтверждение. В то же время идея о связи массового вымирания динозавров с импактом, высказанная сорок лет назад, до сих пор не получила прямого подтверждения. По этой причине среди геологов (в первую очередь геохронологов и вулканологов) вулканическая гипотеза уже стала мейнстримом.

1. D’Hondt S. et al. Surface-water acidification and extinction at the Cretaceous-Tertiary boundary // Geology. 1994. V. 22. P. 983–986.
2. Ward P. L. Sulfur dioxide initiates global climate change in four ways // Thin Solid Films. 2009. V. 517. P. 3188–3203.
3. Jiang B. et al. New evidence suggests pyroclastic flows are responsible for the remarkable preservation of the Jehol biota // Nature Communications. 2014. V. 5. P. 3151.
4. Self S. et al. Sulfur and chlorine in Late Cretaceous Deccan Magmas and eruptive gas release // Science. 2008. V. 319. P. 1654–1657.
5. Chiarenza A. A. et al. Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous dinosaur extinction // PNAS. 2020. V. 117. P. 17084–17093.
6. Schoene B. et al. U-Pb constraints on pulsed eruption of the Deccan Traps across the end-Cretaceous mass extinction // Science. 2019. V. 363. P. 862–866.
7. Lyson T. R. et al. Dinosaur extinction: closing the ‘3 m gap’ // Biology Letters. 2011. V. 7. P. 925–928.
8. Scannella J. B. et al. Evolutionary trends in Triceratops from the Hell Creek Formation, Montana // PNAS. 2014. V. 111. P. 10245–10250.
9. Fowler D. W. et al. Trierarchuncus prairiensisgen. et. nov., the last alvarezsaurid: Hell Creek Formation (uppermost Maastrichtian), Montana // Cretaceous Research. 2020. V. 116. 104560.
10. Keller G. et al. Deccan volcanism, the KT mass extinction and dinosaurs // Journal of Biosciences. 2009. V. 34. P. 709–728.
11. Fassett J. E. New Geochronologic and stratigraphic evidence confirms the Paleocene age of the dinosaur-bearing Ojo Alamo Sandstone and animals formation in the San Juan Basin, New Mexico and Colorado // Palaeontologia Electronica. V. 12.
    
12. Fassett J. E. et al. Direct U-Pb dating of Cretaceous and Paleocene dinosaur bones, San Juan Basin, New Mexico // Geology. 2011. V. 39. P. 159–162.
13. Lucas S. G. et al. No definitive evidence of Paleocene dinosaurs in the San Juan Basin // Palaeontologia Electronica. 2009. V. 12.
    
14. Renne P. R., Goodwin M. B. Direct U-Pb dating of Cretaceous and Paleocene dinosaur bones, San Juan Basin, New Mexico: Comment // Geology. 2012. e259.
15. Courtillot V. E., Renne P. R. On ages of flood basalt events // Comptes Rendus Geoscience.2003. V. 335. P. 113–140.
16. Kasbohm J., Schoene B. Rapid eruption of the Columbia River flood basalt and correlation with the mid-Miocene climate optimum // Science Advances. 2018. V. 4. eaat8223.
17. Ivanov A. V. et al. Timing and genesis of the Karoo-Ferrar large igneous province: New high precision U-Pb data for Tasmania confirm short duration of the major magmatic pulse // Chemical Geology. 2017. V. 455. P. 32–43.
18. Blackburn T. J. et al. Zircon U-Pb geochronology links the end-Triassic extinction with the Central Atlantic Magmatic Province // Science. 2013. V. 340. P. 941–945.
19. Burgess S. D., Bowring S. A. High-precision geochronology confirms voluminous magmatism before, during, and after Earth’s most severe extinctions // Science Advances. 2015. V. 1. e1500470.
20. Li Y.-J. et al. 40Ar/39Ar age of the onset of high-Ti phase of the Emeishan volcanism strengthens the link with the end-Guadalupian mass extinction // International Geology Review. 2018. V. 60. P. 1906–1917.

О соблазне простых решений

Кирилл Еськов, ст. науч. сотр. Палеонтологического института РАН

Главное, пожалуй, впечатление от всех дискуссий между «катастрофистами» и «палеоэкологами» (назовем их так) — что люди вообще склонны искать максимально простые объяснения для заведомо очень сложных явлений; неизменно поминая при этом всуе бритву Оккама.

«Всуе» — поскольку бритва та работает в рамках разных научных парадигм по-разному. «Катастрофисты» отсекают ею вообще все факторы, кроме сочтенного ими решающим (отсюда и странно смотрящаяся со стороны полемика «Чиксулубский астероид или Деканские траппы? Или — или»). «Палеоэкологи» же рассматривают биосферу как высокоустойчивый к любым внешним воздействиям гомеостат; поэтому для них «простейшими из возможных объяснений» будут те, что оперируют лишь «естественными», внутрибиосферными процессами, — а внешним воздействиям (даже катастрофическим) они отводят роль в лучшем случае последней соломинки, ломающей спину верблюда.

Надо заметить, что соблазну простых решений подвержены и многие сторонники «эволюционных сценариев». Одни из них будут скрупулезно анализировать механизмы и последствия меловой «ангиоспермизации», т. е. радикальной перестройки растительного покрова планеты вследствие экспансии покрытосеменных [1], в том числе и процессы в сообществе наземных позвоночных, — примерно так:

«В это время настоящие (териевые) млекопитающие вытесняют архаичных прототериев; у териев гораздо выше уровень базового обмена, и это позволяет им освоить потребление относительно низкокалорийных растительных кормов в малом размерном классе (в крупном размерном классе, у динозавров, фитофагия возможна за счет т. н. инерциальной теплокровности); пищевая база малого размерного класса расширяется за этот счет колоссально; в этом растущем и диверсифицирующемся сообществе появляются и собственные, маммальные, хищники; хищники те неизбежно вступают в конкуренцию (в пределах малого размерного класса) с детенышами динозавров; перераспределение экологических ниш в сообществе ведет к…» etc.

А другие из всех этих сложных эволюционных цепочек с кучей обратных связей просто выдернут одно-единственное звено (недавнее открытие в мелу достаточно крупных — длиною до 1 м и весом до 10–12 кг — хищных млекопитающих с остатками детенышей динозавров в желудке [2]) и объявят: «Так мы же еще в середине XX века писали, что динозавры вымерли оттого, что всех их детенышей поели появившиеся млекопитающие! Только доказательств тогда не было — а теперь есть, прямее некуда!»

Или вот стремительные, обвальные вымирания в морях, вроде пермо-триасового и мел-палеогенового (на суше, напомним, всё обстоит несколько иначе: «Когда жизнь и не думала умирать»). В свое время Хелен Таппан (Helen Tappan), специалист по истории морского фитопланктона, выдвинула остроумную гипотезу о связи этих морских вымираний с эволюцией растительного покрова суши [3].

Морская растительность существует за счет постоянного и однонаправленного потока биогенов (азота и фосфора прежде всего) с континентов. Масштабы его определяются интенсивностью эрозии на суше, а последняя в значительной мере регулируется наземной растительностью. Иными словами, при каждом заметном улучшении противоэрозионных свойств наземного растительного покрова морские растения (фитопланктон прежде всего) сталкиваются с дефицитом биогенов. Это может вызвать вымирание фитопланктона, а оно — по цепочке — обвальное обрушение всей морской экосистемы.

А теперь берем все крупнейшие морские вымирания — ордовик-силурийское, позднедевонское (фран-фаменское), пермо-триасовое, мел-палеогеновое — и смотрим: что тому предшествовало в развитии растительного покрова суши?

1. Поздний ордовик — это само появление наземной растительности (первые споры с трехлучевой щелью, очень сходные со спорами мохообразных). 2. Средний девон — формирование в приводных местообитаниях лесной растительности (именно она стабилизировала береговую линию внутриконтинентальных водоемов, «отделив хлябь от тверди»: до того постоянных пресноводных водоемов, рек и озер, просто не существовало). 3. Поздняя пермь — появление засухоустойчивых голосеменных: растительность впервые выходит за пределы приводных местообитаний и начинает заселять водоразделы (о резком ослаблении неконтролируемого размыва водоразделов свидетельствует исчезновение нередких до той поры захоронений деревьев в стоячем положении, что происходило, как считается, в результате постоянных селей). 4. Поздний мел — формирование растительного покрова с ведущей ролью цветковых (впервые возникает трава: образуемая ею дернина подавляет эрозию эффективнее всего, что было прежде)… Ну как — убедительно смотрится?

«Позвольте! — тут же возразят „палеоэкологам“ их оппоненты. — Так подбирать подтверждающие совпадения — это же просто натягивание совы на глобус!» «Правда? — удивятся те. — А какую методологию мы должны взять себе за образец? На Земле постоянно что-то извергается, на нее — падает, а вокруг нее взрываются сверхновые. А потом берут кривую Раупа — Сепкоского, подбирают катаклизмы под „зазубрины“ на ней (в идеале — подверстав это еще под „галактические года“ и прочую астрологию) и постулируют причинно-следственную связь… Ну так наша, геохимическая сова натягивается на этот глобус — уж точно не хуже всех ихних!»

Общее резюме: речь идет об очень сложных, многоступенчатых процессах, порождающих целую сеть обратных связей (положительных и отрицательных), кумулятивных эффектов и тэ пэ. И попытки найти для них единое и простое, т. е. однофакторное объяснение производят впечатление поисков философского камня.

1. Пономаренко А. Г. Палеобиология ангиоспермизации // Палеонтологический журнал. 1998. № 4. C. 3–10.
   
2. Yaoming Hu, Jin Meng, Yuanqing Wang, Chuankui Li. Large Mesozoic mammals fed on young dinosaurs // Nature. 2005. V. 433. 7022. P. 149–152.
   
3. Tappan H. Phytoplankton: below the salt at the global table // Journal of Paleontology. 1986. V. 60. Iss. 3. P. 545–554.