ما الذي قتل الديناصورات؟

وكان تأثير الكويكب شديدا. وكان توقيته أكثر صعوبة * إن انقراض الديناصورات هو أحد أعظم الألغاز في العلم. تزعم نظرية شائعة تم اقتراحها منذ بضعة عقود أن اصطدام كويكب بالأرض حكم عليهم بالموت، لكن البعض شكك في هذه الفرضية وتساءل عما إذا كانت هناك عوامل أخرى ساهمت أيضًا في سقوط الديناصورات. يشير تحليل جديد إلى أن صخرة الفضاء العملاقة ضربت في الوقت الذي كانت فيه مجموعات معينة من الديناصورات حساسة وضعيفة / بقلم ستيفن بريست

تم نشر المقال بموافقة مجلة Scientific American Israel وشبكة Ort Israel

تبدو كنيسة المخلص على الدم المراق، التي تقف على حافة قناة للمياه الباردة في سانت بطرسبرغ بروسيا، وكأنها مأخوذة من قصة خيالية. تشير غابة القباب البصلية الشكل إلى السماء، وتغطي فسيفساء من ألوان الباستيل كل بوصة مربعة من جدرانها. إنه ليس المكان الذي عادة ما يثير اهتمام علماء الحفريات، لكنني كنت في المدينة لإجراء بحث عن ديناصور جديد وأصررت على الذهاب لرؤية الكنيسة أيضًا. وكانت الزيارة خاصة. تم بناء الكنيسة في المكان الذي اغتال فيه الثوار القيصر ألكسندر الثاني عام 1881، وهو الحدث الذي بدأ سلسلة من الأحداث التي أدت في النهاية إلى وجودها. كان موت القيصر بمثابة الإشارة الافتتاحية لهيجان المذابح. بدأ اليهود الذين عاشوا على أطراف الإمبراطورية الروسية يشعرون بالخوف، وكانت عائلتي، التي كانت تعيش في ليتوانيا في ذلك الوقت، خائفة للغاية وأرسلت ابنها الأصغر إلى بر الأمان في الولايات المتحدة الأمريكية. لقد كان جدي الأكبر. لولا هذه السلسلة من قطع الدومينو التي بدأت تتدحرج منذ أكثر من قرن من الزمان في سانت بطرسبرغ، لما كنت هنا اليوم.

كل عائلة لديها مثل هذه القصة، وهي تقلبات غريبة في القدر في الماضي البعيد والتي بدونها سيكون الحاضر مختلفًا تمامًا. التطور يعمل أيضًا بهذه الطريقة. إن تاريخ الحياة هو سلسلة كبيرة من الأشياء التي تعتمد على الشيء، وهي سلسلة يمكن أن تنحرف عن مسارها في أي لحظة. وبالفعل، هذا بالضبط ما حدث قبل 66 مليون سنة، في نهاية العصر الطباشيري. وفي الـ 150 مليون سنة التي سبقت ذلك، كانت الديناصورات تجوب الأرض. لقد نمت إلى أبعاد هائلة وازدهرت في كل بيئة يمكن تخيلها تقريبًا على وجه الأرض. ولكن بعد ذلك حدث بعض التغيير واختفى الديناصور والتريسيراتوبس وما شابه.

يعد انقراض الديناصورات أحد أكبر الألغاز في العلوم كلها، ولهذا السبب وقعت في حب العلوم عندما كنت مراهقًا. على مدى السنوات العشر الماضية، بينما كنت أقوم بجمع حفريات الديناصورات في جميع أنحاء العالم، كان السؤال يطاردني: كيف اختفت مثل هذه المخلوقات الناجحة بكل بساطة؟ هناك نظرية شائعة تم طرحها في الثمانينيات من القرن العشرين مفادها أن كويكبًا هو الذي قضى عليهم. لكن هناك من يشكك في ذلك ويتساءل عما إذا كانت قوى أخرى ساهمت أيضاً في خسارتهم. ومع اكتشاف الباحثين المزيد من أنواع الديناصورات ومعرفة المزيد عن تطور هذه المجموعة، فإننا نقترب من الإجابة المحددة.

منذ وقت ليس ببعيد قمت بتنظيم مؤتمر دولي كبير لعلماء الحفريات الذين اجتمعوا لصياغة ما نعرفه بالضبط عن سبب انقراض الديناصورات. استخدمنا أحدث قائمة لأنواع الديناصورات لدراسة الاتجاهات التطورية مع مرور الوقت، واستعرضنا أحدث المعلومات حول توقيت الانقراض، ونظرنا في أي تغيرات بيئية حدثت حولها. ولدهشتنا، توصل فريقنا المؤلف من حوالي اثني عشر خبيرًا في الديناصورات، وهي المجموعة التي غالبًا ما تكون عرضة للخلافات، إلى إجماع واضح: كما هو شائع، كان الانقراض مفاجئًا، وكان الكويكب هو السبب إلى حد كبير. لكن هذه ليست القصة بأكملها: فقد ضرب هذا الكويكب الأرض في وقت سيء للغاية بالنسبة للديناصورات، وهو الوقت الذي كانت فيه أنظمتها البيئية حساسة وضعيفة بسبب تغير المناخ الذي سبقه. هذا تطور جديد وغير متوقع في قصة قديمة ويرتبط بشكل لا يصدق بعالم اليوم وقصة التطور.

لغز مستمر

مثل معظم المراهقين، قمت ببعض الأشياء المتهورة عندما كنت في المدرسة الثانوية. ولعل أكثرها جرأة هو رفع الهاتف ذات يوم في ربيع عام 1999 والاتصال، دون أي ترتيب مسبق، بوالتر ألفاريز، الجيولوجي بجامعة كاليفورنيا في بيركلي. كنت شابا مهووسا بالديناصورات في الخامسة عشرة من عمري، وكان هو عضوا متميزا في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم، الذي كان قد اقترح قبل 15 عاما تقريبا فكرة اصطدام كويكب كبير قضى على الديناصورات. ولدت فرضيته بعد اكتشاف مثير للاهتمام. وتشمل السجلات الجيولوجية طبقة رقيقة من الطين تفصل بين الرواسب الغنية ببقايا الديناصورات من العصر الطباشيري، من 20 إلى 145 مليون سنة مضت، وبين الرواسب التي تفتقر إلى بقايا من العصر الباليوجيني، من 66 إلى 66 مليون سنة مضت. واكتشف ألفاريز أن هذه الطبقة الطينية مشبعة بالإيريديوم، وهو عنصر نادر على الأرض ولكنه شائع في الأجرام السماوية مثل المذنبات والكويكبات. المكان الأول الذي اكتشف فيه هذه الظاهرة غير العادية كان وادًا صخريًا ليس بعيدًا عن مدينة جوبيو القديمة في أومبريا بإيطاليا. وبقدر ما شاء القدر، استعدت عائلتي لرحلة إلى إيطاليا للاحتفال بالذكرى العشرين لزواج والدي. اقترحت على والدي أن نأخذ استراحة من البازيليكا والمتاحف ونزور جوبيو يومًا ما لرؤية المعالم الجيولوجية التي أدت إلى سيناريو الكويكب المميت الشهير ألفاريز. لكنني كنت بحاجة إلى توجيهات، وقررت الحصول عليها مباشرة من المصدر.

حقيقة أن ألفاريز لم يرد على الهاتف فحسب، بل أعطاني أيضًا تعليمات مفصلة حول كيفية الوصول إلى المكان المحدد في الوادي حيث لاحظ حزام الإيريديوم، لا تزال رائعة بالنسبة لي. لم أكن أتوقع أن يكون مثل هذا العملاق العلمي لطيفًا جدًا، ويخصص له الوقت بسخاء كبير. أثارت نظريته حول الكويكب، والتي نشرها في مجلة ساينس عام 1980 مع والده الفيزيائي لويس ألفاريز الحائز على جائزة نوبل، وزميلين آخرين من بيركلي، عقدًا من النقاش الساخن. كانت الديناصورات والانقراض الجماعي تتصدر عناوين الأخبار طوال الوقت؛ ظهرت فكرة التصادم في عدد لا يحصى من الكتب والأفلام الوثائقية التليفزيونية؛ وقد تجادلت مئات المقالات العلمية ضد بعضها البعض حول مسألة ما الذي قتل الديناصورات حقًا. ساهم علماء الحفريات والجيولوجيون والكيميائيون وعلماء البيئة وعلماء الفلك في أهم القضايا العلمية في تلك الأوقات.

وبحلول نهاية الثمانينيات، لم يعد هناك أي شك في أن كويكبًا أو مذنبًا قد اصطدم بالأرض قبل 80 مليون سنة. تم العثور على نفس الطبقة من الإيريديوم في جميع أنحاء العالم. كما عثرت عليها أيضًا ظواهر جيولوجية غامضة أخرى تعزى إلى اصطدام أجسام خارج كوكب الأرض، بما في ذلك عناقيد زجاجية تسمى التكتيت وحبيبات الكوارتز المشوهة. والأكثر من ذلك، فقد حدد الجيولوجيون حفرة تعود إلى اللحظة المحددة لانقراض الديناصورات: حفرة تشيككسولوب في المكسيك، والتي يبلغ قطرها 66 كيلومترًا. شيء ضخم وغير متوقع، يبلغ عرضه حوالي عشرة كيلومترات، جاء من الفضاء وأدى إلى سلسلة من الكوارث من الانفجارات البركانية والحرائق وأمواج تسونامي والأمطار الحمضية والغبار التي أظلمت ضوء الشمس، مما حسم مصير الديناصورات.

ومع ذلك، لم يكن لدى العلماء سوى القليل من المعلومات الحقيقية الثمينة عن التغيرات التي حدثت في الديناصورات في العصور التي سبقت الاصطدام وعن استجابتها الدقيقة واستجابات النظم البيئية التي عاشت فيها لهذه الكارثة البيئية غير العادية. ولذلك استمر الجدل حول ما إذا كان هذا الكويكب قد ضرب الديناصورات كالصاعقة في يوم صافٍ، وهي في ذروتها، أم أنه وجه ضربة قاضية لمجموعة منحطة، كانت تتضاءل بالفعل وكان من المتوقع أن تصبح انقرضت حتى في أسوأ الأحوال. ففي نهاية المطاف، لم يصطدم الكويكب بكوكب متحجر، بل بكوكب شهد تقلبات حادة في مستوى سطح البحر وتغيرات كبيرة في درجات الحرارة ونشاطا بركانيا قويا. ربما بعض هذه العوامل أثرت على الانقراض؟

نتائج جديدة

لم أتمكن من الوصول إلى جوبيو في تلك الرحلة العائلية إلى إيطاليا. منعت الفيضانات خط السكة الحديد الرئيسي من روما، وشعرت بخيبة أمل كبيرة. أحيانًا يكون القدر قاسيًا (اسأل الديناصورات)، ولكن في بعض الأحيان يحدث العكس أيضًا. لذا تخيل مدى دهشتي، بعد خمس سنوات، عندما زرت إيطاليا مرة أخرى في دورة ميدانية في الكلية التي التحقت بها. أقمنا في مرصد صغير في جبال الأبينيني يديره أليساندرو مونتانيري، وهو أحد العلماء العديدين الذين صنعوا اسمًا لأنفسهم في الثمانينيات بفضل دراسة الانقراض في نهاية العصر الطباشيري. في جولتنا التمهيدية مررنا بالمكتبة. كان هناك رجل واحد يقف هناك وينظر إلى خريطة جيولوجية تحت ضوء وامض. قال مونتانيري بلكنة إيطالية مرحة: "أريدك أن تقابل صديقي ومعلمي والتر ألفاريز". "ربما سمعت عنه."

الاتجاهات الخفية: النباتيون في ورطة

وبعد بضعة أيام كنا في غوبيو جورج، وكانت شمس البحر الأبيض المتوسط ​​مشرقة، وكانت السيارات تمر. وقف ألفاريز أمام فصل من الطلاب وأشار إلى المكان المحدد الذي ولدت فيه نظرية الكويكب. ضحك زملائي في الصف علي لأنني لم أستطع التوقف عن الابتسام بعد أن قدمت نفسي لألفاريز، وتذكر محادثتنا منذ خمس سنوات. هذا اليوم محفور في ذاكرتي كأحد أهم اللحظات في بداية مسيرتي. عندها عرفت أنني سجين لغز انقراض الديناصورات.

ومن المفارقة إلى حد ما، أن دراستي العليا ركزت بشكل أساسي على صعود الديناصورات إلى السلطة، وأصل الطيور وتطورها المبكر (الطيور هي أحفاد الديناصورات، وبالتالي فهي المجموعة الوحيدة من الديناصورات التي لم تنقرض). لكن في عام 2012، عندما كنت على وشك إنهاء رسالة الدكتوراه، أتيحت لي الفرصة أخيرًا للمساهمة في قضية انقراض الديناصورات. زميلي ريتشارد بتلر من جامعة برمنغهام في إنجلترا، الذي يستخدم الإحصائيات لدراسة الاتجاهات التطورية، جاء بفكرة جميلة: ربما نجمع بين مجالات خبرتنا في مجموعات مختلفة من الديناصورات وتقنيات التحليل المختلفة للحصول على نظرة متجددة تدرس الديناصورات. التغيرات التي حدثت في الديناصورات في الفترة من 10 إلى 15 مليون سنة قبل انقراضها؟

قررنا التحقق من اتجاهات درجة تنوع الديناصورات وفق تقدير يسمى التباين المورفولوجي. يعد التميز في الأساس مقياسًا تشريحيًا للتنوع البيولوجي: فهو يحدد الاختلافات في حجم الجسم وشكله وتشريحه داخل المجموعة، بمرور الوقت أو في الأنظمة البيئية المختلفة. تخيل وجود نظامين بيئيين، أحدهما يضم 15 نوعًا من القوارض والآخر يضم الخفافيش والظبية والفيل. في النظام الأول يبدو أن هناك أنواعًا أكثر، ولكن في النظام الثاني هناك أنواع تكون اختلافاتها من حيث الحجم والشكل والسلوك أكبر بكثير. يمكن أن يوفر التميز في بعض الأحيان صورة أكثر اكتمالاً لحيوية المجموعات وتنوعها البيولوجي مما يمكن أن يوفره عدد الأنواع وحده. أردنا التحقق مما إذا كانت هناك اتجاهات واضحة في أعداد الديناصورات. قد يكون التباعد المتزايد أو المستمر في أواخر العصر الطباشيري الأعلى علامة على أن الديناصورات كانت في حالة جيدة عندما عطل الكويكب غير المسمى أيام مجدها، في حين أن التباعد المتناقص سيكون علامة على أنها كانت في مشكلة حتى بدون الصخرة الكبيرة التي كانت موجودة. سقط من السماء.

النتائج التي حصلنا عليها مثيرة جدا للاهتمام. كان لدى معظم الديناصورات انحراف مستقر نسبيًا في 10 إلى 15 مليون سنة قبل الاصطدام، بما في ذلك الثيروبودات آكلة اللحوم (مثل التيرانوصور والفيلوسيرابتور)، والصربوديات طويلة العنق، والحيوانات العاشبة الصغيرة والمتوسطة الحجم (القبة). على سبيل المثال، رأس Pachycephalosaurus). ولكن كانت هناك مجموعتان فرعيتان كانت تميزهما يتضاءل عندما هبط الكويكب: الديناصورات ذات القرون (ترايسيراتوبس وعائلتها) والديناصورات ذات المنقار المسطح. ضمت كلتا المجموعتين ديناصورات كبيرة آكلة للأعشاب، وكانت تستهلك كميات هائلة من النباتات. لو كنا قبل 66 مليون سنة، للاحظنا على الفور أن هذه هي الديناصورات الأكثر شيوعًا. لقد كانت ماشية العصر الطباشيري، وهي الحيوانات العاشبة الرئيسية في الشبكة الغذائية.

في الوقت الذي نشرنا فيه النتائج، كان باحثون آخرون ينظرون إلى انقراض الديناصورات من زوايا أخرى. أجرت مجموعات من الباحثين بقيادة بول أتشرتش من جامعة كوليدج لندن وبول باريت من متحف العلوم في لندن إحصاء لمجموعة متنوعة من أنواع الديناصورات مع مرور الوقت، ووجدوا أن تنوع أنواع الديناصورات ككل كان لا يزال كبيرًا جدًا في العصر الحديث. وقت اصطدام الكويكب، لكن عدد الأنواع في المجموعة التي شملت خلد الماء المنقاري والمالك ذو القرون كان في انخفاض. النتائج التي توصلوا إليها تطابق بشكل واضح حسابات التباين لدينا.

كيف يمكن أن يؤثر الانخفاض في ثراء الأنواع وتنوعها في الحيوانات العاشبة الكبيرة على بقية الديناصورات؟ قدمت الأبحاث التي أجريت باستخدام نموذج حاسوبي مبتكر أجراه جوناثان ميتشل، الذي كان آنذاك طالب دكتوراه في جامعة شيكاغو، نظرة ثاقبة حول هذه المسألة. قام ميتشل وفريقه ببناء شبكات غذائية في العديد من الأنظمة البيئية للديناصورات خلال العصر الطباشيري وقاموا بمحاكاة سيناريو يتم فيه إزالة العديد من الأنواع من الشبكة. وكانت النتيجة مذهلة: فقد انهارت الشبكات الغذائية التي كانت موجودة عندما ضرب الكويكب، والتي كانت تضم عددًا قليلاً من الحيوانات العاشبة الكبيرة بسبب انخفاض تنوعها، بسهولة أكبر من الشبكات الأكثر تنوعًا التي كانت موجودة قبل مليون عام.

وقت سيء

في ضوء كمية المعلومات الجديدة حول انقراض الديناصورات التي ظهرت في المجلات، توصلت أنا وبتلر إلى فكرة محفوفة بالمخاطر إلى حد ما: قد نتمكن من تعيين فريق من خبراء الديناصورات الذين يوافقون على الجلوس والمناقشة. كل ما نعرفه الآن عن الانقراض ومحاولة التوصل إلى اتفاق بشأن مسألة سبب اختفاء الديناصورات من العالم. في البداية كان الأمر من أجل المتعة فقط. ظل علماء الحفريات يناقشون هذا الأمر منذ عقود ولم يحلوا المشكلة. وبالتالي فإن احتمالات أن تصل مؤامرتنا الصغيرة والتخريبية إلى طريق مسدود، أو ما هو أسوأ من ذلك: مباراة صراخ. وفي الممارسة العملية حدث العكس. لقد توصلت المجموعة التي شكلناها، والتي ضمت 11 عالمًا من الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وبريطانيا العظمى، إلى اتفاق بالفعل. لقد نشرنا بحثنا في مجلة Biological Review في مايو 2015.

إليك ما وجدناه بعد النظر في البيانات: ربما كانت الديناصورات في حالة جيدة جدًا في نهاية العصر الطباشيري. ولا توجد دلائل على أن تنوعها الإجمالي (من حيث عدد الأنواع والتميز) قد انخفض تدريجيًا في ملايين السنين التي سبقت اصطدام الكويكب. نجت المجموعات الكبيرة من الديناصورات حتى نهاية العصر الطباشيري، وعلى الأقل في أمريكا الشمالية، حيث السجل الحفري للديناصورات من العصر الأخير للعصر الطباشيري الأعلى هو الأكثر اكتمالا، ونحن نعلم أن الديناصور، والتريسيراتوبس وشهدت قبائلهم تأثير الكويكب. يدحض هذا الاكتشاف الافتراض السائد بأن الديناصورات انقرضت تدريجيًا، على ما يبدو بسبب التقلبات طويلة المدى في مستوى سطح البحر ودرجة الحرارة، والتي غيرت مساحة الأرض وأنواع الطعام المتاحة لها. لقد كان انقراض الديناصورات مفاجئًا، على مقياس زمني جيولوجي. ولذلك فمن المحتمل أن يكون اصطدام الكويكب، وهو حدث مفاجئ وغير متوقع، هو السبب في ذلك.

ومع ذلك، كما افترضنا بناءً على دراساتنا السابقة، فإن الكويكب ليس القصة بأكملها. كانت الديناصورات العاشبة الكبيرة بالفعل في حالة انخفاض معين في نهاية العصر الطباشيري. ليس من الواضح سبب هذا الانخفاض بالضبط، ولكن ربما كانت هناك علاقة بينه وبين الانخفاض قصير المدى في مستوى سطح البحر الذي أدى إلى تغيير حاد في مساحات الأراضي التي كانت في متناول الديناصورات في ملايين السنين القليلة الأخيرة من وجودها، على الأقل في أمريكا الشمالية، حيث تم الحفاظ على الحفريات من هذه الفترة بشكل أفضل بكثير من أماكن أخرى. كانت الديناصورات ذات المنقار المسطح والديناصورات ذات القرون، وهي أكثر الحيوانات العاشبة شيوعًا، هي بالتأكيد أول من تأثر بهذه التغيرات في الموائل والغطاء النباتي. وكان لتدهورها عواقب: فقد جعل النظام البيئي أكثر عرضة للانهيار من خلال تقويض أسس الشبكة الغذائية، مما زاد من احتمال أن يؤدي انقراض عدد قليل من الأنواع إلى انهيار النظام البيئي بالكامل.

وبشكل عام، يبدو أن الكويكب ضرب الديناصورات في وقت سيء للغاية. ولو حدث هذا قبل بضعة ملايين من السنين، قبل انخفاض تنوع الأنواع العاشبة الكبيرة، لكان النظام البيئي للديناصورات أكثر قوة وأكثر قدرة على تحمل الضرر. ولو حدث هذا بعد بضعة ملايين من السنين، فربما عاد إلينا تنوع النباتيين بالفعل، كما حدث مرات لا تحصى خلال 150 مليون سنة من تطور الديناصورات. ليس هناك وقت مناسب لهبوط كويكب يبلغ قطره 10 كيلومترات من السماء، لكن بالنسبة للديناصورات، قبل 66 مليون سنة، ربما كان هذا هو أسوأ وقت ممكن. لو كان توقيت الأحداث مختلفًا قليلًا، لربما كانت الديناصورات لا تزال موجودة اليوم.

ما حدث قبل 66 مليون سنة، عندما اصطدمت هذه الكتلة من الصخور والجليد من الفضاء بالمكسيك في وقت غير مناسب للديناصورات، ما زال يعطي إشاراته حتى يومنا هذا. تعتبر الانقراضات الجماعية مأساة، ولكنها أيضًا تفسح المجال لنباتات وحيوانات جديدة وتسمح لها بالتطور والسيطرة. وأتاح موت الديناصورات فرصة للثدييات التي عاشت في الظل لأكثر من 100 مليون سنة، والآن حصلت على فرصة للتطور دون عائق. بدأت الثدييات في الازدهار على الفور تقريبًا بعد انقراض الديناصورات. لقد نمت إلى أحجام كبيرة، وطورت العديد من مصادر التغذية والسلوكيات وانتشرت في جميع أنحاء العالم. أدى هذا الازدهار في النهاية إلى ظهور الرئيسيات، بما في ذلك نحن. وإزالة أي حلقة في سلسلة التفاعلات هذه يعني، وباحتمال كبير، عدم وجود بشر.

ولكن هناك درسا مهما من ذلك في قصة انقراض الديناصورات. هذا ليس مجرد عمل خادع للبدائل التطورية، بل هو أحد تلك الأحداث في الماضي البعيد التي تسمح لنا بلعب "ماذا لو...". بكلمات بسيطة، ما حدث في نهاية العصر الطباشيري يعلمنا أنه حتى أكثر الناس يمكن أن تنقرض المجموعة المهيمنة من الكائنات الحية، وبشكل مفاجئ تمامًا. تمتلك الديناصورات القبة قبل أكثر من 150 مليون سنة من يوم القيامة: جزء من الثانية من الاصطدام بين الأرض والصخرة الفضائية. وقد سهّل استنفاد تنوعها البيولوجي في الفترة التي سبقت اصطدام الكويكب انقراضها، بل وربما مكنها من ذلك. لقد وجد الإنسان الحديث منذ بضع مئات الآلاف من السنين على الأكثر، ونحن نغير بيئتنا بمعدل يحدث فيه "الانقراض السادس"، الذي يتناقص فيه التنوع البيولوجي في العالم بسرعة. من يدري مدى ضعفنا بسبب هذه العملية؟