لماذا انقرضت الديناصورات؟

وتسبب الظلام الذي ساد في السنوات التي تلت ضرب الكويكب في تدمير معظم الأنواع الحيوانية والنباتية التي كانت تعيش على الأرض في ذلك الوقت. وفي مقال نشر في المجلة الدولية لعلوم الأرض، يوضح الدكتور زئيف ليفي، الباحث في هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية، أن الذين تسببوا بشكل مباشر في الانقراض كانت خصائص الحيوانات نفسها ردا على الأزمة البيئية. وهذا ما يفسر سبب بقاء مجموعات من الحيوانات على قيد الحياة

د.زئيف ليفي*
في دراسة الحياة القديمة على الأرض (علم الحفريات) لوحظ تغير ملحوظ في التجمعات الأحفورية للحيوانات والنباتات بين تسلسلين من الطبقات. اختفت الحفريات التي كانت شائعة في الطبقات السفلية وكأنها اختفت دفعة واحدة، وفي الطبقات العليا (الأصغر سنًا) ظهرت أنواع جديدة من النباتات والحيوانات مع بعض الناجين. لقد حدث في الماضي اختفاء الأنواع والأنواع مع ظهور أنواع جديدة كجزء من تطور الحياة (التطور)، وبمساعدتهم يميز الباحثون بين الفترات القديمة والأحدث. إن اختفاء العديد من الأنواع دفعة واحدة (على نطاق جيولوجي) أمر غير معتاد في تاريخ الأرض ويشير إلى تغير حاد في الظروف المعيشية إلى حد الكارثة البيئية. تميز مثل هذه الأحداث البارزة بين ثلاثة عصور جيولوجية. الأول يشمل الحياة المبكرة ويسمى باليوزويك. العصر الأوسط للحياة هو الدهر الوسيط، والعصر الجديد يسمى حقب الحياة الحديثة.

حدث تغيير في مجموعة الحفريات بين الدهر الوسيط والسينوزويك قبل 66 مليون سنة ويتميز باختفاء العديد من الكائنات ذات نمط الحياة المتنوع على الأرض وفي البحر وفي الهواء، مما يجعل من الصعب فك اللغز. وتبرز الزواحف الأرضية الكبيرة، الديناصورات، التي سيطرت على القارات لنحو 150 مليون سنة وتطورت إلى أشكال عملاقة وحيوانات مفترسة سريعة وشرسة. هذه الصورة جعلتهم "نجوما" في السينما والتلفزيون والإعلانات التجارية، الأمر الذي نال إعجاب الأطفال والشباب في نفس الوقت الذي نالوا فيه إعجابهم بأبحاثهم العلمية. إن اكتشافات الديناصورات ليست شائعة، وعادة ما يتم العثور على عظام واحدة فقط، بينما يصبح العثور على هيكل عظمي كامل حدثًا يثير اهتمام المجتمع العلمي وعامة الناس. وأثار اختفاء هذه المخلوقات الخارقة فرضيات خيالية ومحاولات علمية فاشلة، لم تتناسب مع اختفاء بعض المخلوقات مقارنة ببقاء كائنات أخرى. إن أي عامل كيميائي أو فيزيائي مدمر قد يؤدي إلى إبادة بعض الكائنات الحية يتم رفضه من خلال بقاء الكائنات الحية الحساسة لهذا العامل. لم يتم حل انتقائية عمليات الانقراض حتى الآن، ولا مدة الأزمة البيئية، ولا سيما سبب اختفاء الديناصورات في هذه الأزمة. تم توضيح كل ذلك في بحث المؤلف المنشور في عدد ديسمبر 2016 من المجلة الدولية لعلوم الأرض).

واليوم، يتفق الباحثون على أنه خلال الفترة الانتقالية بين العصرين كان هناك نشاط بركاني واسع النطاق في منطقة هضبة ديكان في الهند، حيث تراكم أكثر من ثلاثة آلاف متر من التوف والبازلت، على أن انبعاث الغازات السامة والرماد يمكن أن يضر بالمناخ. وظروف المعيشة في جميع أنحاء العالم.

في عام 1980، نشر ألفاريز وزملاؤه أنهم عثروا على تركيزات عالية بشكل غير عادي من عنصر الإيريديوم في طبقة رقيقة من الطباشير البحري في أجزاء مختلفة من العالم بالضبط على الحدود بين العصرين، أي في نهاية الدهر الوسيط. العصر وهو نهاية العصر الطباشيري (لم تحدث انفجارات لصخور الكيرتون). وهذا العنصر نادر على الأرض ومعروف في الأجسام التي تأتي من الفضاء الخارجي مثل النيازك. ولذلك، افترض الباحثون أن كويكبًا عملاقًا ضرب الأرض وانفجر إلى جزيئات تحولت إلى غبار وغازات، انطلقت مع المواد الأرضية إلى الغلاف الجوي العلوي بكميات كبيرة. لقد حجبوا إشعاع الشمس وأظلموا العالم كله، والدليل على ذلك اختفاء جميع العوالق والنباتات البحرية الحية في نهاية العصر الطباشيري، والتي تحتوي خلاياها على طحالب ممثيلة (تقوم بالتمثيل الضوئي) تحتاج إلى إشعاع الشمس لنشاطها وحياتها. في هذا النشاط الاستيعابي في مجال اختراق الضوء في المحيطات (المجال الضوئي)، يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين في المياه العليا مع إطلاقه أيضًا في الغلاف الجوي. وجزئيًا، كان الأكسجين المختلط بالمياه العميقة والحياة ممكنة حتى تحت نطاق اختراق الضوء. كانت هذه المخلوقات الصغيرة في الماضي، ولا تزال حتى اليوم (أنواع جديدة) مصدرًا مهمًا للأكسجين في الغلاف الجوي والبيئة البحرية، كما أنها أساس السلسلة الغذائية في المحيطات. وألحقت وفاتهم في غضون أسابيع قليلة من الظلام أضرارًا جسيمة بالسلسلة الغذائية بينما كان الانخفاض في تركيزات الأكسجين بطيئًا.

كما أوقف الظلام نشاط الاستيعاب للنباتات البرية، لكن تعطل السلسلة الغذائية هناك كان أكثر تدريجيًا. وبعد سنوات قليلة من نشر آلية الانقراض المفترضة هذه، اكتشفوا في باطن شبه جزيرة يوكاتان في المكسيك حفرة يبلغ قطرها حوالي 180 كيلومترا في رواسب البحر العميق من نهاية العصر الطباشيري، مما يشير إلى اصطدام كويكب كبير بحوالي XNUMX كيلومترا. قطرها عشرة كيلومترات. أدى الاصطدام في البحر إلى تقليل الدمار الذي كان من الممكن أن يحدث نتيجة الاصطدام بالأرض، على الرغم من العثور على أدلة على موجات تسونامي التي حملت الرمال إلى المناطق النائية. وفي الوقت نفسه، تتواصل الأبحاث (باحثون من جامعة برينستون بالولايات المتحدة الأمريكية) حول تأثير المنتجات البركانية لمنطقة ديكان على النظم البيئية العالمية.

كشفت تحليلات نسب نظائر الأكسجين في الهياكل العظمية الجيرية للحيوانات وحيدة الخلية من أواخر العصر الطباشيري في أجزاء مختلفة من العالم عن زيادة في درجات حرارة مياه البحار العليا والعميقة بمقدار 30-50 درجة واستمرت حوالي 250 ألف سنة. ويعزى هذا الاحترار إلى ظاهرة الاحتباس الحراري بسبب حجب الأرض بالرماد والغازات البركانية القادمة من منطقة ديكان في الهند، مما منع انبعاث حرارة الإشعاع الشمسي. وعلى الرغم من أن هذا الاضطراب ضعف واختفى قبل حوالي مائة ألف سنة من نهاية العصر الطباشيري، إلا أن مجموعة الباحثين استمرت في التمسك بالنظرية القائلة بأن البراكين، وليس تأثير الكويكبات، هي التي تسببت في الأزمة البيولوجية والبيئية والانقراضات في نهاية العصر الطباشيري. ومع ذلك، عندما تم اكتشاف المظهر غير الطبيعي (الشذوذ) للإيريديوم في الرواسب البحرية لنهاية العصر الطباشيري في شمال شرق الهند على حافة المنطقة البركانية، اتفق الباحثون على أن هذين العاملين ربما كانا مسؤولين عن الانقراضات، دون توضيح ذلك. وكيف يتوافق ذلك مع انخفاض درجة حرارة مياه المحيط إلى درجة حرارتها الطبيعية قبل حوالي مائة ألف عام من اصطدام الكويكب.

أصبح التأثير المدمر الذي يحدثه اصطدام كويكب عملاق بالأرض مقبولًا الآن من قبل معظم الباحثين، لكن ما حدث بالفعل، ولماذا تكون الانقراضات انتقائية، وكيف حدثت، ومدى سرعتها لم يتم فهمها حتى الآن. في عام 2015، اقترح كاتب هذا المقال أن موجات الاصطدام للكويكب الكبير الموجود فيما يعرف الآن بشبه جزيرة يوكاتان (المكسيك) صدمت الخلية الموجَّهة في منطقة ديكان، التي كانت آنذاك تقريبًا على الجانب الآخر من الأرض، وتجددت النشاط البركاني. وأثارت انبعاثاتهما معا كمية هائلة من الرماد والغازات، مع استمرار انبعاث الغازات البركانية الساخنة على مدى عدة سنوات، مما أدى إلى تباطؤ تساقط جزيئات انفجار الكويكب والمواد الأرضية المنصهرة من ارتطامه. ولهذا السبب يستمر إخفاء إشعاع الشمس لفترة أطول بكثير من بضعة أشهر إلى حوالي عام، وهو ما يُعرف من خلال الانفجارات البركانية التاريخية غير العادية نفسها.
ظلام عدة أسابيع يكفي لإيذاء الكائنات المستوعبة
في بحر عمره قصير. من ناحية أخرى، على الأرض، يلزم الظلام لمدة 3-2 سنوات على الأقل لوقف نمو النباتات الحولية وتساقط الأوراق حتى من الأشجار غير المتساقطة مع وقف تلقيح الزهور وتكوين الثمار والبذور. . إن قلة الإضاءة خلال هذه الفترة أضرت بالموسمية التي تنشط دورات تكاثر الحيوانات، حيث أدى قلة الولادات إلى انخفاض غذاء الحيوانات المفترسة. من المحتمل أنه خلال 3-2 سنوات انخفض عدد الحيوانات وتضررت السلسلة الغذائية الأرضية بسبب انخفاض النباتات الطازجة وكمية الفرائس. تم العثور على أدلة جيولوجية على قصر وقت العصر المظلم والأزمة البيولوجية العالمية في رواسب المستنقعات القارية المكونة من طبقات من الفحم والطين الطباشيري، والتي تحتوي على حبوب اللقاح النباتية (حبوب اللقاح) وأبواغ السرخس من نهاية الدهر الوسيط، وعلى القمة منها تظهر حبوب اللقاح والجراثيم المعروفة منذ بداية حقب الحياة الحديثة.
تمر الحدود القديمة (وفقًا للتغيير من جامعي حبوب اللقاح) عبر طبقة من الفحم، والتي وجد أنها غنية بعنصر الإيريديوم على طول سنتيمتر واحد. في الجزء السفلي البالغ 4 ملم من هذه الطبقة الرقيقة لا يوجد حبوب لقاح الزهور أو أبواغ السرخس بل ثروة من الفطريات، والتي تشير مجتمعة إلى فترة من قلة النمو والإزهار مقارنة بتحلل المادة العضوية الموجودة على الأرض وتطور الفطريات. . وكانت طبقة التحلل الفطري هذه موجودة أيضًا في الولايات المتحدة الأمريكية على الحدود بين العصور بحيث كانت هذه الأزمة البيئية عالمية. ويجب الافتراض أن الجزيئات الأولى التي سقطت مرت عبر طبقات السحب وشكلت مراكز تكاثف أدت إلى هطول أمطار غزيرة. وتسببت، مع قلة الإشعاع الشمسي، في حدوث رطوبة على سطح الأرض وتكاثر الفطر على سطح الأرض. واستمر تساقط الجزيئات الصغيرة الحاملة للإيريديوم بضع سنوات، لذا كانت فترة الظلام التام التي تمثلها طبقة الفطر قصيرة.
تسبب الضرر السريع الذي لحق بالسلسلة الغذائية في المحيطات والضرر التدريجي في القارات في حدوث صراعات من أجل البقاء بين الحيوانات والإفراط في افتراس أولئك الذين لم يتمكنوا من الاختباء والاستمرار في الوجود في بيئات غريبة مع ما تبقى من الطعام. إن دراسة أسلوب الحياة وتحمل حيوانات العصر الطباشيري العلوي لهذه الكارثة البيئية تظهر أن كل من لم يستطع التعامل معها قد اختفى. لقد كان مسارًا متسارعًا للغاية للعملية التطورية للانتقاء الطبيعي وفقًا لتشارلز داروين، عندما كانت أسباب الانقراض هي الحيوانات نفسها وليس أي عامل كيميائي أو فيزيائي. صحيح أنه في أواخر العصر الطباشيري (فترة ماستريخت) تم تقويض النظم البيئية العالمية بسبب البراكين في منطقة ديكان وانخفضت الخصوبة مما أدى إلى زيادة ضغوط الافتراس. ويتجلى ذلك، على سبيل المثال، في تقوية الهياكل العظمية للأمونيت، وتغيير نمط حياة سرطانات نوفارتيس وتقليل مناطق تكاثر الروديات (المحاريات ذات الهيكل العظمي السميك) التي تعيش في قاع البحر الضحل المعرضة للحيوانات المفترسة. وهذا التدهور في الظروف المعيشية واختفاء عدد من الأنواع الحيوانية حدث على مدى مئات الآلاف من السنين، وذلك على النقيض من انهيار النظم الحية خلال سنوات قليلة والذي أدى إلى اختفاء مجموعات من الحيوانات والنباتات بسبب تأثير الكويكب.

إن اختفاء الديناصورات في نفس الوقت الذي توقف فيه نشاط الاستيعاب في البحر وعلى الأرض بسبب فترة الظلام التي استمرت حوالي 3-2 سنوات يشير إلى أنه ربما كانت هذه الزواحف من ذوات الدم البارد (على عكس أقاربها من الطيور). . تم العثور على جميع مواقع تكاثر الديناصورات على طول الشواطئ القديمة، وسهول فيضان الأنهار في الأراضي المنخفضة المسطحة وعلى الكثبان الرملية المنخفضة، مما يدل على الحياة في مساحات مسطحة دون نباتات طويلة حيث يمكنهم النظر إلى المسافات والتعرف على الحيوانات المفترسة، ولكنهم يمتصون أيضًا أشعة الشمس. عند شروق الشمس إذا كانوا من ذوات الدم البارد.
ويفسر بقاء الزواحف الأخرى من ذوي الدماء مثل التماسيح والسلاحف والسحالي والثعابين بقدرتها على الاختباء من الحيوانات المفترسة بين النباتات أو في الماء، عندما تباطأ بعضها في عملية التمثيل الغذائي وقلص نظامها الغذائي إلى ما وجدته. في بيئتهم. في المقابل، كانت الديناصورات عارية، خاصة الأكبر منها، وبعد فترة قصيرة من دون الإشعاع الشمسي الذي يمدها بالطاقة، استراحت على الأرض غير قادرة على الأكل أو حماية نفسها من الحيوانات المفترسة. إن الاستنتاج المنطقي القائل بأن الديناصورات اختفت بينما أظلمت الأرض لمدة عامين أو ثلاثة أعوام لأنها كانت من ذوات الدم البارد، قد تم تحديه من خلال اكتشافات عظام الديناصورات والبكرات عند خطوط العرض العالية، والتي كانت في العصر الطباشيري في المناطق القطبية القطبية الشمالية والجنوبية. تم اكتشاف أقدمها (منذ حوالي 127 مليون سنة) في شمال النرويج، وتم العثور على أقدمها من فترتين من العصر الطباشيري السفلي في جنوب شرق أستراليا. تم اكتشاف قطع أثرية من العصر الطباشيري العلوي في نيوزيلندا، ولكن تم العثور على تركيزات كبيرة من العظام بشكل خاص في أمريكا الشمالية وشمال روسيا في طبقات تعود إلى حوالي 69-73 مليون سنة مضت. أنتجت هذه المواقع آلاف العظام الفردية المحفوظة جيدًا والتي كانت مركزة على طول الطبقة. وقد فاجأت ثروة هذه النتائج الباحثين الذين استمروا في التنقيب في هذه المواقع والكشف عن العظام المتحجرة مع اكتشاف أنواع وأنواع جديدة للعلم.

وكان من بين الجماجم تجاويف كبيرة للعين، والتي تُعزى إلى التكيف التشريحي مع قلة ضوء الشمس خلال نصف فصل الشتاء في القطبين. ومن خلال القيام بذلك، أسسوا فرضية مفادها أن هذه مجموعات من "الديناصورات القطبية" تكيفت مع الحياة في القطبين على مدار العام. في السنوات الأخيرة، أعيد تشكيل المناخ العالمي في العصر الطباشيري (خاصة العلوي) وتبين أن درجات الحرارة كانت أعلى مما هي عليه اليوم مع تقلبات صعودا وهبوطا وقطبين خاليين من الجليد. لذلك، كان على "الديناصورات القطبية" التغلب على ستة أشهر من الشتاء المظلم تمامًا. وأشار أحد الباحثين إلى أن الديناصورات كانت لديها القدرة على الجري والهجرة ومن غير المرجح أنها بقيت في بيئة غير ودية إلى حد المخاطرة بحياتها، لكن هذا المنطق لم يمنع الباحثين من الاستمرار في الإشارة إلى أنها كانت دائمة سكان القطبين.
أسفرت تركيزات العظام في شمال الولايات المتحدة الأمريكية (ألاسكا) على طول الطبقة عن أكثر من أربعمائة جمجمة وآلاف العظام في حالة حفظ ممتازة ولم تظهر عليها أي علامات تآكل. لذلك، اقترح بعض الباحثين أن سكان الديناصورات فوجئوا بطوفان من الماء والطين الناتج عن ذوبان الثلوج والجليد، مما أدى إلى دفنها حتى الموت. قدمت عملية إعادة بناء العظام هذه مرجعًا لوجود الديناصورات في القطبين، والذي تم تعزيزه على مدى خمسة وثلاثين عامًا من زيادة العينات. تم اختبار وجود الديناصورات في القطبين على مدار العام على البنية العظمية، والتي تتغير مع معدل النشاط والتغذية من بنية واسعة سريعة النمو إلى بنية كثيفة مدمجة في النمو البطيء في ظل ظروف الوجود القاسية. ولم تظهر مقارنة التركيب العظمي لـ "الديناصورات القطبية" مع أقاربها الذين عاشوا في خطوط العرض العليا خارج الدائرة القطبية الشمالية أي فرق كبير.

وعلى الرغم من ذلك، فضل الباحثون قبول النظرية القائلة بأن الديناصورات مرت بفصل الشتاء المظلم نائما، دون النظر إلى قدرة الديناصورات على الحركة. إن محاولة تفسير تراكم العظام من خلال دفن قطعان الديناصورات تحت طوفان من الطين تثير تساؤلات. إذا غطى الفيضان بالفعل مجموعة من الديناصورات الحية، فسيتم دفن الجثث بأكملها. من أجل الحصول على تركيزات من العظام الفردية، كان لا بد من كشف الجثث، وهضم الجلد (في بعض الأنواع صعب للغاية) واللحم، ويجب أن يتحلل الهيكل العظمي الكامل دون تلف ملحوظ في العظام ودون نثر، كل هذا قبل الغطاء التالي. ولهذا السبب فإن التفسير المقدم خاطئ، وتحتاج إلى إيجاد تفسير منطقي آخر لتركيزات العظام. وفي عام 2016، اقترحت تفسيرا جديدا رفض افتراض وجود "الديناصورات القطبية" وأثبت سبب اختفاء الديناصورات كونها من ذوات الدم البارد على عكس أقاربها من الطيور ذوات الدم الحار.

يشير العثور على بقايا الديناصورات عند خطوط عرض عالية تتراوح بين 50-60 درجة إلى أن هذه الزواحف كانت موجودة هناك أيضًا في فصل الشتاء، والذي وفقًا للبحث كان أكثر دفئًا مما هو عليه اليوم، ولكن لا بد أنه كان مظلمًا لعدة أيام بسبب الغطاء السحابي. أدى النشاط في مثل هذه الإضاءة الضعيفة بمرور الوقت إلى تطور عيون كبيرة بشكل خاص ونمو تجاويف العين في جمجمة نوع معين. وفي هذه المناطق من أمريكا الشمالية، تم العثور على آثار لديناصورات نباتية على مسافات كبيرة كانت تهاجر في قطعان.

ومن المحتمل أنه في الربيع وبداية الإزهار حدث أن انتقلوا إلى المنطقة القطبية (فوق خط العرض 670). وهناك اكتشفوا أن إشعاع الشمس يستمر دون انقطاع لمدة ستة أشهر تقريبا، ومناخ ملائم ونباتات وفيرة، مما خلق ظروفا ممتازة لموسم التكاثر. وأصبحت هذه الهجرة لحاجات التكاثر حركة غريزية مستمرة كل عام، على غرار ما تمارسه اليوم بعض الحيتان التي تتغذى في الصيف في منطقة القطب الجنوبي على أزهار القشريات الصغيرة (الكريل) ونحو الشتاء تسبح إلى المنطقة الاستوائية القريبة من المحيط. خط الاستواء (شمال شرق أستراليا) لتلبية الاحتياجات الإنجابية. يصاحب موسم تربية الحيوانات منافسة على فرصة التزاوج. قد تنتهي هذه المعارك بإصابات خطيرة ووفاة المتنافسين ودهس الشباب عن طريق الخطأ. كل هذه أكلتها الحيوانات آكلة اللحوم من الديناصورات آكلة اللحوم وغيرها من الحيوانات آكلة اللحوم، التي اكتشفت هذا الحدث الموسمي لصالحها وزارت المكان لتلبية احتياجاتها الغذائية.

وكان يتم أكل لحم الموتى أثناء تفكيك الهياكل العظمية إلى عظام فردية، والتي كانت تتراكم كل عام في المواقع القطبية المختلفة لمئات أو آلاف السنين. وفي موقع عظام القطب الشمالي في شمال روسيا، تم العثور على أجزاء من بيض الديناصورات، ربما من وضع الإناث التي تزاوجت في وقت مبكر وبعد حوالي شهرين وضعت واحتضنت بيضها. ومع نهاية الصيف، بدأت الديناصورات هجرتها عائدة إلى خطوط العرض المنخفضة حيث تعيش معظم أيام العام. تتوافق عملية إعادة البناء المنطقية هذه مع النتائج التي تم التوصل إليها في المناطق القطبية من العصر الطباشيري وتثبت أن الديناصورات لم تعيش هناك طوال العام ولكنها زارت هذه الأماكن فقط لموسم تكاثر طويل وناجح. ولهذا السبب لم تكن هناك "الديناصورات القطبية" التي يُفترض أنها كانت مقيمة بشكل دائم في المناطق القطبية وقد نجت من الظلام الدامس لمدة نصف عام.

وحدث اختفاء الديناصورات خلال السنوات القليلة من حجب الإشعاع الشمسي بفعل الانبعاثات الناتجة عن اصطدام الكويكبات وتجدد النشاط البركاني في منطقة الدكن، كما يتضح من توقف نشاط استيعاب النباتات البرية والكائنات العوالق البحرية مما أدى إلى إتلاف السلسلة الغذائية على الأرض. ويشير اختفاء الديناصورات في ذلك الحدث إلى أنها كانت من ذوات الدم البارد، وأنها بعد أسابيع قليلة من قلة ضوء الشمس ترقد بلا حول ولا قوة على الأرض معرضة لأي حيوان مفترس. واستطاعت أقاربها من ذوات الدم البارد مثل التماسيح والسلاحف والسحالي الاختباء بين النباتات وفي الماء من الحيوانات المفترسة والتكيف مع التغير البيئي المؤقت بفضل قدرتها على إبطاء معدل التمثيل الغذائي في أجسامها.

* زئيف ليفي. باحث (متقاعد) في هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية
lewy@gsi.gov.il

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• • رأي/ تأثير النيزك وانقراض الديناصورات – يجب أن نعمل على منع الإنسان من التعرض لمصير مماثل
  • ربما يكون الانقراض الكبير الذي مهد الطريق لتطور الديناصورات قد حدث أيضًا بسبب نيزك
  • فضح ستة أساطير حول الديناصورات
  • الثدييات كادت أن تنقرض مع الديناصورات