Как выжить после удара астероида

Вы стоите на улице ясным утром. Небо выглядит обычным. Солнце восходит, как и должно.

А теперь представьте, что за одну ночь свет исчезает. Не потому, что Солнце пропало, а потому, что само небо потемнело. Проходят дни. Затем недели. Растения перестают расти. Температура падает. Пища становится редкостью.

Это не мысленный эксперимент. Нечто очень похожее произошло шестьдесят шесть миллионов лет назад, когда крупный астероид ударил по Земле в районе современного полуострова Юкатан. Одно-единственное событие полностью изменило жизнь на планете. Динозавры исчезли. Но многие другие организмы выжили.

Выжили птицы. Выжили млекопитающие. Выжили крокодилы и черепахи. Некоторые рыбы, акулы и морские беспозвоночные выжили. Многие растения уцелели. Вопрос заключается не только в том, кто вымер, но и в том, почему выживание подчинялось столь чётким закономерностям.

Чтобы это понять, нужно представить мир сразу после удара.

Это затенённое рельефное изображение полуострова Юкатан в Мексике показывает тонкий, но недвусмысленный след ударного кратера Чиксулуб. Большинство учёных сегодня сходятся во мнении, что именно этот удар стал причиной мелово-палеогенового вымирания — события 65 миллионов лет назад, которое ознаменовало внезапное исчезновение динозавров, а также большей части жизни на Земле того времени

Столкновение высвободило колоссальное количество энергии всего за несколько секунд. Однако самые разрушительные последствия не ограничивались самим взрывом. Мелкие частицы, включая пыль и сажу, были выброшены высоко в атмосферу. Эти частицы блокировали солнечный свет. Климатические модели и геологические данные сходятся в одном ключевом выводе: уровень освещённости резко упал и оставался низким в течение многих месяцев. В некоторых сценариях похолодание продолжалось годами.

При недостатке солнечного света фотосинтез замедлился или вовсе прекратился на большей части планеты. Растения оказались в тяжёлом положении. В океанах сократилось количество микроскопических водорослей, которые образуют основу морских пищевых цепей. Химические сигналы, зафиксированные в морских осадочных породах, показывают резкие изменения химического состава океана, включая закисление поверхностных вод. На суше пыльцевые записи свидетельствуют о внезапной гибели растительности во многих регионах.

Затем в летописи ископаемых появляется поразительная картина. После исчезновения лесов папоротники внезапно становятся широко распространёнными. Этот феномен, известный как «папоротниковый всплеск», снова и снова фиксируется на границе между эпохой динозавров и последующим периодом. Папоротники быстро распространялись, потому что размножаются спорами и не зависят от семян или длительных вегетационных сезонов. Их массовое появление говорит о том, что экосистемы были серьёзно повреждены, но не полностью опустошены.

Геохимическая сигнатура и численность основных групп спор и пыльцы в интервале границы K–T на месторождении Moody Creek Mine. Тот факт, что лишь два образца на границе K–T показали значения иридия выше порога обнаружения, согласуется с очень низкими значениями золота, мышьяка и кобальта вне пограничной зоны

И здесь возникает центральная загадка. Если условия были настолько суровыми, почему некоторые виды всё же сумели выжить?

Ответ — не в удаче. Ответ — в биологии.

Когда учёные сравнивают, какие виды выжили в разных средах обитания, вырисовывается последовательная картина. Выживание определялось небольшим набором признаков, которые помогали организмам справляться с темнотой, похолоданием и нехваткой пищи.

Одна из наиболее выраженных закономерностей связана с питанием.

Виды, напрямую зависевшие от живых растений, оказались уязвимыми. Когда растения исчезали, травоядные теряли источник пищи. Хищники, зависящие от травоядных, вскоре следовали за ними. Напротив, животные с гибким рационом имели больше возможностей. Насекомоядные, падальщики и виды, способные питаться детритом, имели доступ к пище даже тогда, когда свежая растительность почти не росла.

Эта закономерность прослеживается во многих группах. Небольшие млекопитающие, питавшиеся насекомыми или имевшие смешанный рацион, имели более высокие шансы на выживание, чем крупные специализированные травоядные. Некоторые ранние птицы могли питаться семенами, которые остаются пригодными в пищу долгое время после прекращения роста растений. В морских экосистемах некоторые виды планктона выживали, переключаясь между фотосинтезом и поеданием других организмов.

Другим важным фактором была потребность в энергии.

Мелким животным, как правило, требуется меньше пищи для выживания. Ископаемые данные по млекопитающим и рептилиям показывают тенденцию к сохранению видов с меньшими размерами тела при переходе через границу вымирания. Это не означает, что размер сам по себе определял судьбу вида, но он часто работал в сочетании с рационом и средой обитания.

Избирательное выживание чешуйчатых рептилий на границе K–Pg. (A) Ценограммы (данные о размерах видов в ранжированном порядке), где диаметр зуба используется как показатель размера, для выживших и вымерших видов. (B) Логистическая регрессия, показывающая снижение вероятности выживания при увеличении размера. (C) Число местонахождений, занятых выжившими и вымершими видами. (D) Логистическая регрессия, показывающая рост вероятности выживания с увеличением географического ареала (число местонахождений используется как показатель размера ареала)

Также имело значение место обитания.

Норы, почва и вода обеспечивали защиту от резких перепадов температуры и кислотных дождей. Пресноводные экосистемы, по-видимому, были особенно важны. Реки и озёра получают большое количество мёртвого органического материала с окружающей суши. Этот материал может поддерживать пищевые цепи даже тогда, когда рост новой растительности замедляется. Ископаемые данные по некоторым пресноводным группам показывают более высокий уровень выживания по сравнению с их морскими родственниками, хотя эта закономерность проявляется не всегда.

Размножение также играло свою роль.

Виды с коротким временем смены поколений могли быстрее восстановиться, когда условия улучшались. Проверить это напрямую по ископаемым данным сложно, но данные о восстановлении после границы мела и палеогена показывают, что мелкие млекопитающие, птицы и рыбы быстро занимали освободившиеся экологические ниши после вымирания. Это согласуется с наблюдениями в современных экосистемах, где виды с быстрым размножением, как правило, быстрее восстанавливаются после крупных нарушений.

Эти «фильтры выживания» становятся ещё более наглядными при рассмотрении отдельных групп.

Все нептичьи динозавры вымерли. Их ближайшие родственники — птицы — выжили. Ископаемые данные раннего палеоцена показывают, что уцелевшие птицы в основном были небольшими и обитали на земле. Леса восстанавливались медленно, и птицы, зависевшие от деревьев, вероятно, испытывали серьёзные трудности. Наземные птицы, способные питаться семенами или мелкими животными, имели больше шансов на выживание.

История млекопитающих схожа. На протяжении десятков миллионов лет до удара они оставались небольшими по размеру. Многие из них жили в норах. Многие питались насекомыми или имели смешанный рацион. Эти особенности не делали их доминирующими в то время, но позволили им выстоять. После вымирания млекопитающие быстро диверсифицировались, занимая новые роли по мере восстановления экосистем.

Размеры выборок ископаемых млекопитающих в формации Хелл-Крик и в подразделении Таллок в исследуемом районе. Граница K–Pg (мел — палеоген)

Сумчатые млекопитающие в некоторых регионах, особенно в Северной Америке, испытали более высокие уровни вымирания. Их упадок показывает, что выживание не было равномерным даже среди близких групп. География и локальная экология имели значение.

Черепахи демонстрируют поразительно высокий уровень выживания на уровне семейств. Многие из них были водными и имели низкие энергетические потребности. Крокодилы также выжили, особенно пресноводные виды. Их охотничья стратегия предполагает длительные периоды неподвижного ожидания, что снижает расход энергии в условиях нехватки ресурсов.

В океанах фотосинтезирующий планктон понёс тяжёлые потери. Группы, полностью зависевшие от солнечного света, резко сократились. Однако некоторые линии выжили, изменив стратегию питания. Рыбы и акулы сохранились, хотя численность многих популяций сократилась. Восстановление заняло время, но оно произошло.

Часто обсуждается контраст между аммонитами и наутилоидами. Оба были панцирными морскими животными. Аммониты полностью исчезли. Наутилоиды выжили. Различия в ранних стадиях жизни и размножении считаются основными объяснениями, однако учёные продолжают проверять эти гипотезы.

Растения подчинялись собственным правилам. Многие виды исчезли. Другие выжили благодаря семенам или подземным запасающим органам. Папоротники были одними из первых, кто вернулся. Леса восстанавливались значительно дольше.

Палинологическая запись разреза John’s Nose в Северной Дакоте. Вымирание (исчезновение K-таксонов) и смена флоры отражены в изменениях относительной численности распространённых пыльцевых таксонов на границе K–Pg

Все эти данные объединяет не одна причина, а устойчивая закономерность.

Виды, которые выжили, как правило, соответствовали хотя бы одному из следующих условий: они не зависели напрямую от активного фотосинтеза; имели низкие энергетические потребности; могли укрываться в воде или почве; могли питаться более чем одним типом пищи; могли быстро восстанавливаться при улучшении условий.

Астероид не «выбрал» динозавров и не «пощадил» млекопитающих случайно. Он изменил правила выживания. Те организмы, чья биология соответствовала новым условиям, выстояли.

Когда экосистемы стабилизировались, жизнь двинулась дальше. Млекопитающие расширились, заполнив свободные экологические ниши. Птицы освоили новые среды обитания. Морские пищевые цепи перестроились. Планета не вернулась к прежнему состоянию. Она стала другой.

Эта история важна потому, что показывает, как жизнь реагирует на кризисы. Не случайно. Не равномерно. А через признаки, определяющие устойчивость. Понимая эти закономерности, мы лучше осознаём, как экосистемы функционируют под давлением. Это понимание помогает нам глубже ценить живые системы вокруг нас. А когда мы заботимся — мы защищаем.

Астероид положил конец одному миру. Выжившие построили другой.