Завроподние динозаври могли сприяти мезозойського потепління • Андрій Журавльов • Новини науки на "Елементи" • Палеонтологія, Клімат

Завроподние динозаври могли сприяти мезозойського потепління

Мал. 1. Найбільші представники вимерлих і існуючих груп наземних хребетних. А – плазуни (виключаючи динозаврів), птахи та ссавці: а – велетенська черепаха (Geochelone gigantea), b – комодосскій варан (Varanus komodoensis), з – плейстоценовий варан (Megalania prisca), d – еоценового удав (Titanoboa cerrejonensis), е – людина (Homo sapiens),f – Африканський слон (Loxodonta africana), g – олігоценовий носоріг (Indricotherium transouralicum), h – африканський страус (Struthio camelus), i – міоценовий представник сімейства Phorusracidae. В – динозаври: а – гадрозавр (Shantungosaurus giganteus), b – цератопс (Triceratops horridus), c – теропода (Tyrannosaurus rex), d – теропода (Spinosaurus aegyptiacus), e – завропода (Brachiosaurus brancai), f – завропода (Argentinosaurus huinculensis). Довжина масштабної лінійки – 5 м. Зображення зі статті: Sander et al., 2011. Biology of the sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism // Biological Reviews. V. 86. P. 117-155

Одним з джерел утворення метану, сильного парникового газу, є травоїдні ссавці, що виробляють його за рахунок ферментативного розкладання целюлози. Вчені з Глазго, Лондона і Ліверпуля, виходячи з тієї, що зустрічається кісток завропод в верхньоюрського формації Моррісон на заході США, припустили, що гігантські травоїдні ящери, які, ймовірно, теж ферментований їжу і виділяли метан, могли зробити істотний вплив на клімат юрського і крейдяного періодів.

метан (СН4) – один з найважливіших парникових газів. Нині метан надходить в атмосферу як з природних джерел (вулкани, танення многолетнемерзлих порід, болота) так і завдяки діяльності людини (втрати при видобутку газу, рисові чеки, сміттєві звалища, розведення худоби). Розведення домашньої худоби, основу якого складають жуйні ссавці, – джерело приблизно 20% метану, щорічно надходить в атмосферу. Жуйні тварини виробляють метан за рахунок ферментативного розкладання целюлози в кишковому тракті, здійснюваного мікрофлорою.

До вимирання травоїдних ссавців, що становлять основу мамонтової мегафауни в Північній Америці і Євразії, величезні стада цих тварин теж служили важливим джерелом метану (див .: Felisa A. Smith, et al., 2010. Methane emissions from extinct megafauna). Феліса Сміт і її колеги показали, що розрахункові дані збігаються з коливанням рівня метану в атмосфері за даними буріння на крижаному щиті Гренландії.

Однак задовго до появи мамонтової мегафауни Землю населяли набагато більші рослиноїдні хребетні, і серед них особливо виділялися своїми розмірами завроподи, які теж могли ферментувати їжу і виділяти метан. З огляду на величезну різницю в розмірах між рослиноїдних ящерами і ссавцями (рис.1), еколог Девід Уілкінсон (David Wilkinson) з університету Ліверпуля імені Джона Мура, кліматолог Юен Нісбет (Euan Nisbet) з Коледжу Роял Холловей Лондонського університету і еколог Грем Ракстон (Graeme Ruxton) з Університету Глазго припустили, що завроподи могли істотно впливати на клімат юрського і крейдяного періодів, підживлюючи атмосферу метаном (див .: David M. Wilkinson, Euan G. Nisbet, Graeme D. Ruxton. Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth?). У своїх розрахунках вони виходили з літературних даних по народження кісток завропод в верхньоюрського формації Моррісон (Morrison), поширеної на заході США на площі 15 млн км2.

На їхню думку, якщо швидкість метаболізму завропод наближалася до такої у пойкілотермних (холоднокровних) рептилій, а не гомойотермних (теплокровних) ссавців, то біомаса цих динозаврів могла досягати 200 000 кг / км2, Або, скажімо, 10 апатозавра (вони ж бронтозаври, Apatosaurus louisae) По 20 т масою кожен. (За іншими оцінками, біомаса ящерів могла становити від 80 000 до 670 000 кг / км2, Тобто в 4-24 рази перевищувати біомасу рослиноїдних ссавців на такій же площі.) Крім того, з урахуванням більш високої температури і вмісту вуглекислого газу в юрської і млявий атмосфері продуктивність рослинності того періоду була оцінена як більш висока,незважаючи на кілька більш короткий світловий день (планета оберталася швидше), а масштабування швидкості метаболізму до індивідуальними розмірами завропод дозволило припустити, що навіть при однаковій рослинної продуктивності їх загальна біомаса могла бути більше, ніж у ссавців.

Далі, виходячи з того, що сучасні нежуйні ссавці виробляють метану приблизно 0,18 л в день на 1 кг власної маси, було обчислено, що один апатозавр міг би виділяти 2675 л цього газу в день. З огляду на щільність метану при стандартній температурі і тиску того періоду, це приблизно 1,9 кг в день, або 690 кг на рік. Таким чином, при зазначеній вище щільності популяції завропод і загальної площі рослинного покриву Землі близько 75 · 106 км2 (Що становить приблизно половину площі суші в той період) загальний обсяг метану, виробленого динозаврами, міг наближатися до 520 млн т на рік.

Мал. 2. Емісія метану (в млн тонн / рік). Зверху вниз: Сучасний рівень надходження з усіх джерел, доіндустріальний (тільки природні джерела), велика рогата худоба, завроподние динозаври. Мал. з обговорюваної статті Wilkinson et al., у 2012

Цей рівень вище обсягів метану, що надходять сьогодні в атмосферу за рахунок діяльності людини, і близький до загального обсягу щорічних викидів метану з усіх джерел (рис. 2). Оскільки метан є сильнішим парниковим газом, ніж вуглекислий газ, відходи життєдіяльності завропод могли помітно впливати на потепління в юрському і крейдяному періодах.

За даними Робочої групи I при Міжурядової панелі зі зміни клімату за 2007 рік, метан як парниковий газ в 21-25 разів ефективніше, ніж СО2 – тобто якщо прийняти парниковий ефект вуглекислого газу за одиницю, то емісія 1 млн тонн метану еквівалентна 21-25 млн тонн СО2 (В залежності від деяких додаткових умов).

Однак Уілкінсон з колегами вважають свою оцінку навіть заниженою: на відміну від травоїдних ссавців, що пасуться на травах, завроподи могли об'їдати зелень з декількох ярусів, а площа рослинного покриву в безморозний кліматі могла бути істотно більше нинішньої. У сукупності з іншими природними джерелами метану – болота, лісові пожежі, просочування з газових родовищ – загальний рівень метану в атмосфері міг досягати 6-8 ppm (parts per million, Частин на мільйон); для порівняння, сучасний рівень – 1,8 ppm.

Однак геолог Том ван Лун (Tom van Loon) з Університету імені Адама Міцкевича в Познані (Польща) засумнівався в правильності підрахунків біомаси завропод та інших висновків, що вплинули на оцінку виходу метану в мезозойськім періоді (див .: AJ (Tom) van Loon, 2012 . Were sauropod dinosaurs responsible for the warm Mesozoic climate?). Дійсно, ці динозаври могли важити по 20 тонн і більше, а продуктивність рослинності в теплому мезозойськім кліматі була вище сучасної, але не в рази, а, згідно з модельним і експериментальними даними, не більше ніж на 25-50%. Крім того, метаболізм завропод був, скоріше, як у гомойотермних тварин, а значить, оцінка їх біомаси в 42 000 кг / км2 ближче до істини, ніж в 200 000 кг / км2. І це, ймовірно, верхня межа біомаси, оскільки поголів'я завропод не могло не залежати від тиску хижаків, паразитів та інфекцій. Крім того, великі стада завропод повинні були мігрувати хоча б в сухі сезони, щоб знаходити нові джерела їжі і води, і, отже, щільність їх популяції в масштабах планети не могла бути занадто високою.

Висновки про вплив динозаврів на мезозойский клімат залежать від того, чи вважати їх теплокровними або холоднокровних хребетними (правильніше, звичайно, використовувати терміни "Гомойотермниє" і "пойкілотермні" відповідно).Згідно колишньої парадигмі, що проіснувала до середини 1990-х років, динозаври, подібно іншим гадів, були пойкілотермнимі. Однак потім, після того як в провідних світових журналах були описані різноманітні пернаті динозаври з місцезнаходження Джехоль на півострові Ляонін (Китай), динозаврів стали розглядати як безпосередніх предків птахів і гомойотермних тварин. Треба відзначити, що всі безсумнівні оперилися динозаври належать до хижаків з тероподного гілки ящеротазових динозаврів, а у рослиноїдних завропод, крім луски, інші покриви не виявлені (див. Статтю "Історія пера, довга і неймовірна"). Вказівки на знахідку перьеподобних филаментов у птахотазових динозаврів – іншої великої гілки рослиноїдних динозаврів, до якої належать цератопси і гадрозаври, – на думку ряду гістологів, орнітологів і палеонтологів, вимагають підтвердження. Подібні філаменти можуть утворитися при розпаді колагенових волокон, що утворюють покривну тканину, після смерті тварини.

З огляду на дуже великі розміри завропод (рис. 1), які набагато перевершують розміри будь-яких наземних ссавців, включаючи копалин гігантів, основну проблему для них представляв надлишок тепла,утворюється в процесі травлення (гігантотермія), а не його недолік. Не випадково до розмірів кита ссавці змогли дорости тільки у водному середовищі, де надлишок тепла легко відводиться в навколишнє середовище. Водний спосіб життя завропод, знову ж приписується їм в рамках колишньої парадигми, не знаходить підтвердження в викопному літописі. Так що великі стада мирно пасуться на суші гігантотермних ящерів цілком могли подгазовивать атмосферу в обсягах, заявлених Уїлкинсоном і колегами.

джерела:
1) Felisa A. Smith, Scott M. Elliott, S. Kathleen Lyons. Methane emissions from extinct megafauna // Nature Geoscience. 2010. V. 3. P. 374-375.
2) David M. Wilkinson, Euan G. Nisbet, Graeme D. Ruxton. Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth? // Current Biology. 2012. V. 22. P. R292-R293.
3) A. J. (Tom) van Loon. Were sauropod dinosaurs responsible for the warm Mesozoic climate? // Journal of Palaeogeography. 2012. V. 1. P. 138-148.

Див. також:
Коливання метану в атмосфері: людина або природа – хто кого, "Елементи", 06.10.2006.

Андрій Журавльов


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: