Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №3/2008

ДЕТСКИЕ РАБОТЫ

Валерия ЯНЕНКО,
9-й кл.
Н.А. ФИЛИППОВА,
учитель биологии,
пос. Приполярный, Тюменская обл.

Гипотезы о причинах массового вымирания динозавров

Выставка динозавров

Выставка динозавров

Введение

Жизнь на Земле возникла около 3 млрд лет назад; началась она с крошечных одноклеточных существ, а примерно 225 млн лет назад в процессе эволюции на Земле появились динозавры. Они населяли Землю в течение примерно 160 млн лет, т.е. в течение периода, в 50 раз превышающего по времени период от появления человека до наших дней. Не все виды динозавров существовали одновременно: одни виды вымирали, другие возникали.

Динозавры были хорошо приспособлены к среде своего обитания. Одни из них были травоядными, другие – плотоядными, поэтому пищи хватало всем. У динозавров была очень прочная кожа, некоторые виды имели огромные массивные тела и длинные шеи, а другие были не крупнее индюка. Динозавры размножались, откладывая яйца с твердой оболочкой, хорошо защищавшей зародыш во время развития.

Как же вышло, что динозавры, господствовавшие на Земле столь долго, внезапно исчезли 65 млн лет назад? Ответ на этот вопрос интересует многих, поэтому и гипотез о причинах массового исчезновения динозавров немало. Мы рассмотрим некоторые из них.

Поиски следов прошлого

Первую кость динозавра нашел английский натуралист Роберт Плот в 1677 г. В то время никто и не догадывался, что на Земле когда-то существовали животные, отличавшиеся от современных. Находку Плота посчитали костью старого слона или даже какого-то великана. Первые документально зафиксированные следы динозавров были обнаружены в 1802 г. в Коннектикуте (США) крестьянином Плиньо Муди. На каменной плите, найденной на его поле, были отпечатки трех пальцев, которые приписали… «когтям ворона, выпущенного из ковчега Ноя после Всемирного потопа».

Ричард ОуэнСлово «динозавры» впервые употребил Ричард Оуэн 2 августа 1841 г. Этот термин произведен от греческого deinos – ужасный и sauria – ящер, поэтому динозавр означает «ужасный ящер». Изучив множество ископаемых останков, Оуэн пришел к выводу, что эти животные имели между собой много общего и обладали самыми большими среди всех рептилий размерами. Тут же появились первые изображения древних монстров, сделанные на основе найденных фрагментов, а скульптуры динозавров в натуральную величину стали развлекать посетителей крупных выставок.

Ричард Оуэн

С середины XIX в. любители и профессионалы занялись поисками остатков динозавров по всему свету. Бурные страсти разгорелись на Дальнем Западе США между 1870 и 1890 г. Экспедиции двух выдающихся американских палеонтологов Эдварда Коупа и Отниела Марша обнаружили в Скалистых горах (Канада) огромные кладбища динозавров. Самая дорогостоящая экспедиция была организована Берлинской Академией наук в Тендагуру (Африка) в 1907 г. Она обошлась в 200 тыс. немецких марок. Свыше полутора тысяч человек за 3 года работы обнаружили более 250 т ископаемых остатков. В ходе их изучения ученые пришли к выводу, что среди ящеров были маленькие, средние, большие и просто огромные ящеры. Длина тела динозавров составляла от 20 см до 30 м. Всего в настоящее время насчитывают около 1 тыс. видов динозавров.

Древнейшие динозавры были сухопутными хищниками, затем появились растительноядные. Некоторые из них перешли к жизни в воде. Древние динозавры были двуполыми, однако ученые до сих пор не знают достоверно, чем отличались самцы от самок. Предполагается, что у рогатых динозавров самцы имели более длинные и массивные рога, которые могли использоваться в качестве турнирного оружия. У самцов утконосых динозавров гребень на голове был более длинным, чем у самок. Предполагается даже, что некоторые формы, различающиеся по морфологическим признакам и размерам и описанные как разные виды и роды, представляют собой самцов и самок, принадлежащих к одному виду.

Группы динозавров

По виду питания динозавры подразделяются на хищников, передвигавшихся на двух ногах, травоядных и падальщиков. Они жили поодиночке или группами, как в теплых, так и в холодных климатических зонах. Некоторые охотились, что требовало не только мышечных, но и интеллектуальных усилий. Особенности анатомии (массивные задние конечности, огромное тело и рудиментарные передние конечности) гигантских хищных динозавров создавали серьезную проблему: в случае падения они не были способны вновь подняться на ноги, т.к. не могли ни опереться на слабые передние конечности, ни подсунуть под тяжелое тело задние ноги.

Распределение динозавров по группам не зависит от их размеров, способа передвижения и питания.

По строению тазовых костей динозавры разделяются на два отряда: ящеротазовых (Saurischia) и птицетазовых (Ornitischia). Различия между ними следующие. В состав таза у четвероногих животных входят три пары костей: лобковые, подвздошные и седалищные. У ящеротазовых динозавров подвздошные кости направлены вверх, где они соединяются с крестцом, седалищные – вниз и назад, а лобковые направлены вперед и вниз. У птицетазовых динозавров седалищные и подвздошные кости устроены так же, а лобковые кости имеют две ветви, направленные в разные стороны: одна вперед, а вторая назад, параллельно седалищным костям. Значение этих различий не ясно.

Легче объяснимы различия между группами динозавров в строении челюстей и зубов и связанные с этим различия в питании. У ящеротазовых динозавров зубы располагались по краю челюсти в один ряд, который доходил до конца морды. Каждый зуб конической или долотообразной формы сидел в отдельной ячейке. У птицетазовых динозавров в пе-редней части нижней челюсти располагалась лишенная зубов предзубная кость, часто отсутствовали передние зубы и в верхней челюсти. У многих птицетазовых был роговой клюв, как у черепах. Кроме того, боковые зубы были отодвинуты внутрь от края челюсти, и их расположение было многорядным. Такое смещение зубов связано с тем, что снаружи от челюстей располагались щеки. Это давало возможность удерживать пищу во рту во время пережевывания. Ящеротазовые динозавры не жевали.

Все птицетазовые были растительноядными и передвигались либо на двух, либо на четырех лапах. Среди ящеротазовых были как растительноядные, так и хищники, которые, большей частью, были двуногими.

Как и все архозавры, динозавры имели диапсидный тип черепа с двумя, а не с одной, как у других пресмыкающихся, височными впадинами позади глазниц. Это делало череп более легким, освобождало место для развития мощной челюстной мускулатуры, способствовало более совершенному действию челюстей при питании, а также способствовало совершенствованию слухового аппарата.

Другой характерной чертой, свойственной динозаврам, было строение тазового пояса и постановка конечностей, обеспечивавшие большую подвижность животных. В отличие от других архозавров и большинства рептилий, задние ноги динозавров были выпрямлены и при ходьбе двигались в вертикальной плоскости, как у птиц и млекопитающих. Большинство же других рептилий (например, крокодилы, ящерицы, черепахи) имеет широко расставленные в стороны лапы. В тазовом поясе у динозавров были сложно устроенный крестец из пяти сросшихся позвонков и прободенная вертлужная впадина, куда входила головка бедренной кости. Эти анатомические особенности сделали динозавров самыми подвижными из сухопутных обитателей мезозоя.

Птицетазовые и ящеротазовые

Птицетазовые и ящеротазовые:
А – четырехлучевой таз со свободным пространством внизу;
Б – трехлучевой таз с лобковыми костями, направленными вперед

Одной из удивительных особенностей некоторых крупных растительноядных динозавров, как ящеротазовых (диплодоки, брахиозавры), так и птицетазовых (стегозавры, анкилозавры), не имевшейся ни у каких других животных, было наличие второго мозга (это нашло свое отражение в родовом названии одного из них: «диплодок» в переводе с греческого означает «двудум»). Объем мозга внутри сросшихся крестцовых позвонков тазового пояса в 10–100 раз превышал объем головного мозга. Возникает вопрос, какой мозг, задний или передний, был главным? Полагают, что задний мозг координировал работу конечностей, передний – пищевую активность и органы чувств. Такая «децентрализация» функций мозга, как считают некоторые исследователи, была одной из причин вымирания динозавров.

Гипотезы о причинах массового вымирания динозавров

От триаса до позднего мелового периода разнообразие динозавров возрастало. Казалось, ничто не предвещало их бесследного исчезновения. Но в конце мелового периода вся процветавшая группа хозяев планеты вымерла. Вымирание видов – это естественный эволюционный процесс. Оно обычно происходит медленно, неравномерно. Но скорость, с которой исчезла крупнейшая группа пресмыкающихся, поразительна.

Гипотезы о том, как это произошло, можно разделить на две группы:

– гипотезы, объясняющие вымирание внешними, в том числе внеземными, причинами;
– гипотезы, связывающие вымирание с внутренними, биологическими, факторами.

Гипотеза 1

К первой группе можно отнести гипотезу о том, что на территории Индии, в области Декан из гигантского разлома длиной 400 км обильно сочилась лава, стояла нестерпимая жара. Вулканы выбрасывали в раскаленный воздух огромное количество углекислого газа. Таким воздухом почти невозможно было дышать. Облака золы и серы, вырывающиеся из жерл вулканов, поднялись высоко в небо и окутали всю Землю. Атмосферу отравляли ядовитые вулканические газы, а почву – нескончаемые кислотные дожди. От недостатка света погибли растения, вслед за ними – растительноядные животные, а потом и хищники. На Земле стало холодать. Потом зола осела, и холод вновь сменила жара. Углекислый газ (тогда в атмосфере его было в 10 раз больше, чем сегодня) создал «парниковый эффект». Тепло удерживалось у поверхности Земли, и воздух стал нагреваться, дожди стали редкими, озера и болота пересохли, а множество влажных лесов сменилось пустынями. Пересыхание прибрежных мелководий с их богатейшей фауной и повышение общей солености Океана привели к вымиранию 95% морских видов животных. А затем новый выброс пепла опять затемнил небо, и на планету вернулся холод. Такие резкие перепады климата продолжались более 600 тыс. лет. В результате выжили лишь менее специализированные, чем динозавры, виды, например млекопитающие.

Гипотеза 2

Еще одной распространенной версией гибели гигантов мелового периода является падение огромного метеорита возле деревни Чиксулуб (мексиканский остров Юкатан). Метеорит, который весил тысячи миллиардов тонн, оставил после себя кратер поперечником в 200 км! Мощность удара была сравнима со взрывом такого количества атомных бомб, которое в 10 тыс. раз превышает современный мировой запас. Чудовищной силы воздушная волна уничтожила большую часть наземных видов растений и животных, по всей планете прокатились землетрясения, а гигантские волны-цунами несколько раз обогнули Землю.

Эта гипотеза появилась в 1970 г. Её фактическим обоснованием являются свидетельства геологической летописи: во многих районах мира в морских и континентальных отложениях был обнаружен небольшой слой глин с необычно высоким содержанием элементов платиновой группы, в частности иридия, редкого в земной коре, но широко распространенного в метеоритах элемента. Такой слой, как полагают, мог образоваться только в том случае, если отложения были «разбавлены» большим количеством метеоритного материала. Оценив, сколько мог весить такой метеорит, ученые обратили внимание на древний кратер у деревни Чиксулуб. Временной уровень слоя точно совпадает со временем, когда исчезли последние динозавры, а также другие группы наземных и морских животных и растений.

Поднявшаяся в результате взрыва пыль на несколько лет сделала атмосферу практически непрозрачной для солнечных лучей. Резко сократилась фотосинтезирующая активность зеленых растений, которые являются начальным звеном пищевой пирамиды. Далее, как по цепочке, происходило вымирание различных групп морских и наземных организмов.

Гипотеза 3

Как полагают, быстрое изменение климата, приведшее к массовому вымиранию видов, могло быть вызвано дрейфом материков и изменением направления ветров и морских течений. На континентах резко обозначилась смена сезонов: знойное лето стало сменяться холодной зимой, когда растительноядные динозавры лишались зеленого корма. Динозавры не смогли приспособиться к сезонным перепадам температуры. Однако нет фактов, подтверждающих такое катастрофическое ускорение дрейфа материковых плит.

Расположение и направления дрейфа континентов в меловой период

Расположение и направления дрейфа континентов в меловой период

Гипотеза 4

В середине мелового периода произошла крупнейшая в истории Земли перестройка растительного покрова планеты: появились покрытосеменные (цветковые) растения, трава, все большее распространение получали злаки. Для растительноядных животных, питавшихся более примитивными растениями, при переходе на другую диету требовалась существенная перестройка всей ферментативной системы пищеварения. Возможно, хотя и очень сомнительно, они не смогли преодолеть этот физиологический конфликт.

Гипотеза 5

Недавно ученые выдвинули новую гипотезу вымирания динозавров – во всяком случае, некоторых плотоядных видов. Доисторические ящеры пали жертвой несоответствия между энергетическими потребностями своего исполинского организма и объективными возможностями их удовлетворения. Специалисты Британского зоологического общества увязывают эту версию с ответом на вопрос, почему природа не создала, скажем, льва или тигра размером со слона. Такое огромное плотоядное создание не сумело бы настолько быстро охотиться, чтобы вовремя пополнять свои энергетические потребности, считают они. По расчетам ученых, эволюция должна в конце концов привести к тому, что плотоядные животные с массой тела более 1 т, обитающие на поверхности Земли, утратят право на существование из-за энергетического дефицита. Однако сомнительно, чтобы этот дефицит возник внезапно и привел к вымиранию всех динозавров за исторически короткое время.

Гипотеза 6

Возможно, динозавры проиграли борьбу за выживание с новыми, быстро появившимися видами млекопитающих и птиц. Однако этой гипотезе для обоснования не хватает фактического материала.

Гипотеза 7

(Предположения автора о причинах массового вымирания динозавров.)

В результате любой катастрофы планетарного масштаба могло произойти разрушение озонового слоя, и ультрафиолетовые лучи могли вызвать резкое увеличение скорости мутаций в организмах. Возможно, общие части геномов динозавров были неустойчивы к таким мутациям, что привело к быстрому вымиранию всех их видов. Выжили виды с устойчивыми геномами.

Заключение

Метеорит у деревни Чиксулуб и мощное извержение в Декане – главные «подозреваемые» в деле о гибели динозавров, случившемся на рубеже мелового и третичного периодов 65 млн лет назад. Но вот уже больше 20 лет ученые никак не вынесут окончательный «приговор». С новой силой споры вспыхнули в марте 2004 г., когда Герта Келлер из Принстонского университета (США) заявила, что располагает доказательствами «невиновности» метеорита. Она утверждает, что чиксулубский камень рухнул на Землю задолго до гибели ящеров.

В отложениях на месте знаменитого кратера обнаружены окаменевшие остатки крошечных морских животных, которые вымерли вместе с динозаврами. Этот слой появился уже после космической катастрофы, и на его формирование ушло примерно 300 тыс. лет. Как считает Г.Келлер, одного деканского извержения было бы вполне достаточно для уничтожения динозавров, а метеорит – чиксулубский или иной – мог стать лишь последней каплей, переполнившей чашу.

Сторонник «метеоритной» гипотезы голландец Ян Смит полагает, что Герта Келлер неправильно истолковала результаты проб, взятых в кратере. По его мнению, после удара метеорита место падения было накрыто мощной приливной волной – цунами – и ушло под воду, и для образования такого слоя отложений понадобилось всего лишь несколько недель.

По мнению геолога Венсана Куртийо, гибель древних ящеров не была такой катастрофической и скоротечной, как это обычно принято представлять. Последние окаменелости того времени показывают, что гигантские рептилии вымирали постепенно – в течение сотен тысяч лет. А это трудно объяснить с помощью «метеоритной» гипотезы. За последние 260 млн лет на Земле произошло четыре массовых вымирания животных, и каждый раз им предшествовали невиданной силы извержения вулканов.

С этим мнением согласны далеко не все. Геолог Эрик Бюфто уверен, что для каждого случая вымирания животных можно вполне подобрать подходящий метеоритный кратер. Ну а потом, почему все подобные катастрофы на Земле должны иметь одинаковую причину? Бюфто не спорит с тем, что многочисленные виды животных вымирали регулярно, и совсем не обязательно эти драмы были связаны с резкими катастрофическими переменами. Однако вымирание животных 65 млн лет назад было настолько массовым, что правильнее предположить,

что причиной его стало какое-то мощное и скоротечное воздействие, например падение крупного метеорита. Ну, а кроме того, считает Бюфто, трудно себе представить, что динозавры населявшие всю Землю от экватора до полюсов, стали жертвой резких колебаний климата, а вот, например, крокодилы спокойно пережили рубеж мелового и третичного периодов.

Итак, время вынесения окончательного приговора откладывается. Ученым еще предстоит вновь и вновь обследовать метеоритные кратеры, тщательно изучать окаменелости и, наконец, выяснить, почему же все-таки крокодилы пережили динозавров…

Литература

1. Лора Камбурнак. Динозавры и другие исчезнувшие животные. – М.: Махаон, 2006. – 123с.

2. Журн. «Юный эрудит» № 11 (27), ноябрь 2004.

3. Иллюстративная энциклопедия: динозавры / Д.Бёрни; Худож. Д.Сиббик; Пер. с англ. И.Н. Алчеева, Н.Н. Непомнящего. – М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2002. – 222 с.: ил.

4. Родственники динозавров / Пер. с англ. С. Фрейберг. – М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2002. – 56 с.: ил. – (Тайны живой природы).

5. Динозавры. Полная энциклопедия /Пер. с англ. М.Авдони-ной. – М.: Изд-во ЭКСМО-Пресс, 2000. – 256 с.

 

Рейтинг@Mail.ru