Окаменелая пыльца и листья показывают, что метеорит, вызвавший вымирание неавианских динозавров, также изменил растительные сообщества Южной Америки, создав самый большой тропический лес на планете.
Поклонники динозавров и окаменелостей хорошо знакомы с ударом метеорита, который привел к вымиранию тираннозавра и всех неавианских динозавров около 66 миллионов лет назад. Но часто упускается из виду, что падение метеорита также уничтожило целые экосистемы.
Новое исследование показывает, как эти жертвы, в свою очередь, привели к еще одному особенно важному эволюционному результату: появлению тропических лесов Амазонки в Южной Америке, самой впечатляюще разнообразной окружающей среде на планете. Тем не менее, изобилие тропических видов и мест обитания Амазонки в настоящие дни сталкивается с угрозой исчесзновения из-за беспрецедентных разрушений в результате человеческой деятельности, включая расчистку земель для сельского хозяйства.
Новое исследование, опубликованное в четверг в журнале Science, проанализировало десятки тысяч окаменелостей растений и представляет собой «фундаментальный прогресс в знаниях», - говорит Питер Уилф, геолог из Университета штата Пенсильвания, который не принимал участия в исследовании.
«Авторы демонстрируют, что вымирание динозавров стало масштабным событием перезагрузки неотропических экосистем, поставив их эволюцию на совершенно новый путь, ведущий непосредственно к необычным, разнообразным, впечатляющим тропическим лесам, находящимся сегодня под угрозой».
Эти идеи, добавляет Уилф, «дают новый импульс для сохранения живого эволюционного наследия в тропиках, которое поддерживает человеческую жизнь, а также миллионы живых существ».
Карлос Харамилло, палеобиолог из Смитсоновского института тропических исследований в Панаме и соавтор исследования, согласен с тем, что эволюционные и экологические последствия падения метеорита имеют связаны с появлением тропических лесов Амазонки и других ключевых мест обитания по всей планете.
Современные тропические леса являются неотъемлемой частью жизни на Земле. В частности, Амазонка играет решающую роль в регулировании цикла пресной воды и климата на планете. Тем не менее, палеонтологи из Западной Европы и Северной Америки уделяли мало внимания тропическим лесам, вместо этого уделяя внимание умеренным широтам.
Многие академические и любительские охотники за окаменелостями также склонны считать теплые и влажные места безнадежным делом для находок, потому что они предполагали, что условия там не позволят сохранить органические материалы достаточно долго для их окаменелости.
«Именно эта комбинация факторов привела нас к отсутствию большого количества данных по тропикам», - говорит Бонни Джейкобс, палеобиолог из Южного методистского университета, которая является соавтором контекстуального эссе, опубликованного вместе с новым исследованием в Science.
Ученые уже знали, что последствия столкновения метеорита и его влияние, по крайней мере, в зонах с умеренным климатом варьировались в зависимости от местных условий и расстояния от ударного кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан в Мексике. Например, леса Новой Зеландии остались относительно невредимыми. Но исследователи понятия не имели, как это событие изменило влажные тропические леса Африки.
Как и большинство его соавторов, Харамилло родом из Колумбии и специально хотел исследовать происхождение тропических лесов своей родной страны. Новое исследование, которое он концептуализировал, будучи студентом бакалавриата, требует почти 12-летних усилий. «Это заняло у нас много времени, - говорит он, - потому что нам пришлось начинать с нуля».
Целые деревья почти никогда не сохраняются в летописи окаменелостей, поэтому Харамилло и его коллеги обратились к окаменелой пыльце и листьям. Пыльца хорошо сохраняется с течением времени и широко известна в летописи окаменелостей. Как и листья, она морфологически различается у разных видов, что помогает исследователям определить, какие типы растений жили в древней среде обитания.
Харамилло и его коллеги исследовали 53 участка по всей Колумбии на предмет пород, образовавшихся в позднемеловом периоде, непосредственно перед падением метеорита, и других пород, образовавшихся в течение 10 миллионов последующих лет, в период палеогена. Из этих камней команда собрала и проанализировала около 50 000 зерен ископаемой пыльцы и 6 000 ископаемых листьев, чтобы охарактеризовать типы растений, из которых они созданы. Недавние отдельные результаты показывают, что листья растений, получающие больше света, имеют более высокую плотность жилок, а также более высокое соотношение встречающегося в природе изотопа, называемого углеродом 13. Исследователи изучили эти особенности среди собранных окаменелостей, чтобы собрать воедино структуру прошлого лесного региона.
Их находки рисуют картину внезапного катастрофического уничтожения жизни после столкновения, но также и возрождения, подобного фениксу, через миллионы лет после этого. Авторы определили, что до метеорита в лесах Южной Америки было много хвойных деревьев и ярко освещенный открытый полог, поддерживающий пышный подлесок папоротников. Динозавры, вероятно, сыграли ключевую роль в сохранении этих меловых лесов, среди прочего вырубая деревья и очищая растительность. Однако через несколько мгновений после падения метеорита Чиксулуб эта экосистема была безвозвратно изменена. Пожары, которые, вероятно, продолжались несколько лет, охватили южные леса Южной Америки. По расчетам авторов, вместе со многими животными, которых они поддерживали, исчезло в общей сложности 45 процентов тропических растений континента.
Лесам потребовалось шесть миллионов лет, чтобы вернуться к уровню разнообразия, которое было до метеорита, а виды, которые медленно выросли, полностью отличались от тех, что были раньше. Бобовые - растения, которые образуют симбиотические отношения с бактериями, которые позволяют им связывать азот из воздуха - были первыми, и они обогатили почву, ранее бедную питательными веществами. Этот приток азота вместе с фосфором из пепла метеорита позволил другим цветущим растениям процветать наряду с бобовыми и вытеснить хвойные деревья. Когда цветущие виды боролись за свет, они сформировали плотные навесы из листьев и создали многослойный дождевой лес Амазонки, который мы знаем сегодня, который характеризуется высокой продуктивностью наверху и темным подлеском внизу.
Остается вопрос: как воздействие человека навсегда изменит состав и функцию лесов Амазонки?
Новые находки показывают, как масштабные события массового вымирания могут изменить «ход всего», - говорит Джейкобс. «Сегодня мы находимся в эпицентре еще одного такого события, - добавляет она, - но это вызвано не природным катаклизмом, а действиями человека».
Тем не менее, в отличие от прошлых событий массового вымирания, говорит Джейкобс, на этот раз «мы не бессильны остановить это».