Динозавры захватили мир в условиях оледенения, а не потепления, говорится в новом исследовании

Появились новые свидетельства того, что древние высокие широты, в которых обитали ранние динозавры, регулярно замерзали, и что эти существа приспосабливались - что, очевидно, стало залогом их последующего доминирования.

Многие из нас знают общепринятую теорию вымирания динозавров 66 миллионов лет назад: огненное столкновение Земли с метеоритом и последующая глобальная зима, когда пыль и обломки задушили атмосферу. Но было и предыдущее вымирание, гораздо более загадочное и менее обсуждаемое: 202 миллиона лет назад, которое уничтожило крупных рептилий, до тех пор правивших планетой, и, очевидно, расчистило путь для динозавров.

Что вызвало так называемое триасово-юрское вымирание, и почему динозавры процветали, когда другие существа погибли?

Мы знаем, что в триасовом периоде, предшествовавшем вымиранию, и в последующем юрском периоде, положившем начало эпохе динозавров, в мире было жарко и жарко.

Однако новое исследование переворачивает представление о теплолюбивых динозаврах с ног на голову: Оно представляет собой первое физическое доказательство того, что триасовые виды динозавров - в то время незначительная группа, в основном отнесенная к полярным регионам - регулярно переносили морозные условия.

Показательные признаки: следы динозавров вместе со странными фрагментами горных пород, которые могли быть отложены только льдом. Авторы исследования считают, что во время вымирания холода, уже происходившие на полюсах, распространились на более низкие широты, убивая холоднокровных рептилий. Динозавры, уже адаптированные, выжили и распространились. Остальное - древняя история.

"Динозавры в триасовом периоде все время находились в тени", - говорит Пол Олсен, геолог из Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и ведущий автор исследования.

"Ключ к их окончательному доминированию был очень прост. Они были принципиально приспособленными к холоду животными. Когда повсюду становилось холодно, они были готовы, а другие животные - нет".

На фоне лавового потока вдали примитивно оперенный тероподовый динозавр уносит жертву-млекопитающее во время снежной вулканической зимы, вызванной мощными извержениями во время триасово-юрского вымирания. В новом исследовании говорится, что динозавры выжили, потому что уже были приспособлены к морозам в высоких широтах.

Исследование, основанное на недавних раскопках в отдаленной пустыне в бассейне Джунгар на северо-западе Китая, было опубликовано в журнале Science Advances.

Считается, что динозавры впервые появились в триасовом периоде в умеренных южных широтах около 231 миллиона лет назад, когда большая часть суши планеты была объединена в один гигантский континент, который геологи называют Пангеей.

Примерно 214 миллионов лет назад они добрались до крайнего севера. До массового вымирания в 202 миллиона лет в более обширных тропических и субтропических регионах между ними доминировали рептилии, включая родственников крокодилов и других страшных существ.

В триасовом периоде и на протяжении большей части юрского периода концентрация углекислого газа в атмосфере составляла 2 000 частей на миллион или выше - в пять раз больше, чем сегодня, - поэтому температура должна была быть высокой.

Тогда не было никаких свидетельств существования полярных ледяных шапок, а раскопки показали, что в полярных регионах росли лиственные леса.

Тем не менее, некоторые климатические модели предполагают, что в высоких широтах было прохладно в некоторые периоды времени; даже при наличии всего этого CO2, они должны были получать мало солнечного света большую часть года, и температура должна была снижаться, по крайней мере, сезонно. Но до сих пор никто не представил никаких физических доказательств того, что они замерзали.

Суперконтинент Пангея 202 миллиона лет назад, незадолго до триасово-юрского вымирания.

В указанных областях были найдены свидетельства существования ранних динозавров; большинство видов обитало в высоких широтах, а те немногие виды, которые находились ближе к тропикам, как правило, были меньше. Красная область вверху - бассейн Джунгар, который сейчас находится на северо-западе Китая. (Ольсен и др., Science Advances, 2022)

В конце триасового периода, в геологически короткий период продолжительностью около миллиона лет, вымерло более трех четвертей всех наземных и морских видов на планете, включая панцирных существ, кораллы и всех крупных рептилий. Некоторые животные, живущие в норах, такие как черепахи, выжили, как и некоторые ранние млекопитающие. Точно неизвестно, что произошло, но многие ученые связывают это с серией мощных извержений вулканов, которые могли продолжаться сотни лет.

В это время Пангея начала раскалываться на части, открывая то, что сейчас является Атлантическим океаном, и отделяя нынешнюю Америку от Европы, Африки и Азии. Кроме всего прочего, извержения могли привести к резкому повышению уровня углекислого газа в атмосфере, что вызвало бы смертоносные скачки температуры на суше, а воды океана стали бы слишком кислыми для выживания многих существ.

Авторы нового исследования приводят третий фактор: Во время самых свирепых фаз извержения выбрасывали серные аэрозоли, которые отклоняли так много солнечного света, что вызывали повторяющиеся глобальные вулканические зимы, которые превышали высокий уровень парниковых газов. Эти зимы могли длиться десятилетие и более; даже в тропиках могли наблюдаться устойчивые морозы. Это убивало неизолированных рептилий, но адаптированные к холоду, изолированные динозавры смогли выжить, говорят ученые.

Доказательства исследователей: мелкозернистые песчаники и алевролиты, оставленные отложениями на дне неглубоких древних озер в бассейне Джунгар. Отложения образовались 206 миллионов лет назад в позднем триасе, во время массового вымирания и после него. В то время, до перестройки суши, бассейн находился на 71 градусе северной широты, далеко за полярным кругом. Следы, найденные авторами и другими исследователями, показывают, что динозавры обитали вдоль береговой линии.

Между тем, в самих озерах исследователи обнаружили большое количество гальки размером до 1,5 сантиметров в поперечнике среди обычно мелких отложений. Находясь вдали от видимой береговой линии, галька никак не могла там находиться. Единственное правдоподобное объяснение их присутствия: это обломки льда (IRD).

Сланцевый утес в бассейне Джунгар на северо-западе Китая, где ученые обнаружили гальку, образованную льдом, среди других мелкозернистых отложений. (Пол Ольсен)

Вкратце, IRD образуется, когда лед формируется на прибрежном участке суши и вбирает в себя куски нижележащей породы. В какой-то момент лед становится неподвижным и дрейфует в прилегающий водоем. Когда он тает, породы опускаются на дно, смешиваясь с обычными мелкими отложениями. Геологи широко изучали древние ИРД в океанах, куда они доставляются ледниковыми айсбергами, но редко - в дне озер; открытие в бассейне Джунгар пополнило скудную летопись.

Авторы говорят, что галька, скорее всего, была собрана зимой, когда воды озера замерзали вдоль галечных берегов. Когда установилась теплая погода, куски льда уплыли с образцами гальки на буксире, а затем сбросили их.

"Это показывает, что эти места регулярно замерзали, и динозавры прекрасно справлялись", - сказал соавтор исследования Деннис Кент, геолог из Ламонт-Доэрти.

Как они это делали? С 1990-х годов накапливаются доказательства того, что многие, если не все неавианосные динозавры, включая тираннозавров, имели примитивные перья. Если не для полета, то некоторые покровы могли использоваться в целях брачной демонстрации, но исследователи говорят, что их основным назначением была изоляция. Есть также веские доказательства того, что, в отличие от холоднокровных рептилий, многие динозавры обладали теплокровной системой с высоким метаболизмом. Оба качества могли помочь динозаврам в холодных условиях.

"Суровые зимние периоды во время извержений вулканов могли принести низкие температуры в тропики, именно там, по-видимому, и произошло вымирание крупных, голых, бесперых позвоночных", - говорит Кент. "В то время как наши прекрасные пернатые друзья, акклиматизированные к более низким температурам в более высоких широтах, чувствовали себя нормально".

Полученные данные противоречат общепринятому представлению о динозаврах, но некоторые видные специалисты говорят, что они в этом убеждены. "Существует стереотип, что динозавры всегда жили в пышных тропических джунглях, но это новое исследование показывает, что в более высоких широтах в течение части года было холодно и даже покрыто льдом", - сказал Стивен Брусатте, профессор палеонтологии и эволюции в Эдинбургском университете. "Так получилось, что у динозавров, живших в высоких широтах, уже были зимние шубы, [в то время как] многие их конкуренты из триасового периода вымерли".

Рэндалл Ирмис, куратор палеонтологии в Музее естественной истории штата Юта и специалист по ранним динозаврам, соглашается. "Это первое подробное свидетельство из высоких палеоширот, первое свидетельство последних 10 миллионов лет триасового периода и первое свидетельство действительно ледяных условий", - сказал он. "Люди привыкли думать, что это было время, когда на всем земном шаре было жарко и влажно, но это было не так".

Ольсен говорит, что следующим шагом для лучшего понимания этого периода будет поиск окаменелостей в бывших полярных областях, таких как бассейн Джунгар.

"Ископаемые очень плохие, и никто не ведет поиски", - сказал он.

"Эти породы серые и черные, и искать окаменелости в этих пластах гораздо труднее".

Большинство палеонтологов привлекает поздний юрский период, где, как известно, есть много крупных скелетов. Палеоарктика практически игнорируется".

Соавторами исследования стали Цзинэн Ша и Янань Фан из Нанкинского института геологии и палеонтологии; Клара Чанг и Шон Кинни из Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти; Джессика Уайтсайд из Саутгемптонского университета; Ханс-Дитер Зюс из Смитсоновского института; Морган Шаллер из Ренсселаерского политехнического института; и Виви Вайда из Шведского музея естественной истории.