» » Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению

Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению


Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению

Рис. 1. Крупнейшие представители вымерших и существующих групп наземных позвоночных. А — пресмыкающиеся (исключая динозавров), птицы и млекопитающие: а — исполинская черепаха (Geochelone gigantea), b — комодосский варан (Varanus komodoensis), с — плейстоценовый варан (Megalania prisca), d — эоценовый удав (Titanoboa cerrejonensis), е — человек (Homo sapiens),f — африканский слон (Loxodonta africana), g — олигоценовый носорог (Indricotherium transouralicum), h — африканский страус (Struthio camelus), i — миоценовый представитель семейства Phorusracidae. В — динозавры: а — гадрозавр (Shantungosaurus giganteus), b — цератопс (Triceratops horridus), c — теропода (Tyrannosaurus rex), d — теропода (Spinosaurus aegyptiacus), e — завропода (Brachiosaurus brancai), f — завропода (Argentinosaurus huinculensis). Длина масштабной линейки — 5 м. Изображение из статьи: Sander et al., 2011. Biology of the sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism // Biological Reviews. V. 86. P. 117–155


Одним из источников образования метана, сильного парникового газа, являются травоядные млекопитающие, вырабатывающие его за счет ферментативного разложения целлюлозы. Ученые из Глазго, Лондона и Ливерпуля, исходя из встречаемости костей завропод в верхнеюрской формации Моррисон на западе США, предположили, что гигантские растительноядные ящеры, которые, вероятно, тоже ферментировали пищу и выделяли метан, могли оказать существенное влияние на климат юрского и мелового периодов.

Метан (СН4) — один из важнейших парниковых газов. Ныне метан поступает в атмосферу как из природных источников (вулканы, таяние многолетнемёрзлых пород, болота) так и благодаря деятельности человека (потери при добыче газа, рисовые чеки, мусорные свалки, разведение скота). Разведение домашнего скота, основу которого составляют жвачные млекопитающие, — источник примерно 20% метана, ежегодно поступающего в атмосферу. Жвачные животные вырабатывают метан за счет ферментативного разложения целлюлозы в кишечном тракте, осуществляемого микрофлорой.

До вымирания травоядных млекопитающих, составляющих основу мамонтовой мегафауны в Северной Америке и Евразии, огромные стада этих животных тоже служили важным источником метана (см.: Felisa A. Smith, et al., 2010. Methane emissions from extinct megafauna). Фелиса Смит и ее коллеги показали, что расчетные данные совпадают с колебанием уровня метана в атмосфере по данным бурения на ледяном щите Гренландии.

Однако задолго до появления мамонтовой мегафауны Землю населяли гораздо более крупные растительноядные позвоночные, и среди них особенно выделялись своими размерами завроподы, которые тоже могли ферментировать пищу и выделять метан. Учитывая огромную разницу в размерах между растительноядными ящерами и млекопитающими (рис. 1), эколог Дэвид Уилкинсон (David Wilkinson) из Ливерпульского университета имени Джона Мура, климатолог Юэн Нисбет (Euan Nisbet) из Колледжа Роял Холлоуэй Лондонского университета и эколог Грэм Ракстон (Graeme Ruxton) из Университета Глазго предположили, что завроподы могли существенно влиять на климат юрского и мелового периодов, подпитывая атмосферу метаном (см.: David M. Wilkinson, Euan G. Nisbet, Graeme D. Ruxton. Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth?). В своих расчётах они исходили из литературных данных по встречаемости костей завропод в верхнеюрской формации Моррисон (Morrison), распространённой на западе США на площади 15 млн км2.

По их мнению, если скорость метаболизма завропод приближалась к таковой у пойкилотермных (холоднокровных) рептилий, а не гомойотермных (теплокровных) млекопитающих, то биомасса этих динозавров могла достигать 200 000 кг/км2, или, скажем, 10 апатозавров (они же бронтозавры, Apatosaurus louisae) по 20 т массой каждый. (По другим оценкам, биомасса ящеров могла составлять от 80 000 до 670 000 кг/км2, то есть в 4–24 раза превышать биомассу растительноядных млекопитающих на такой же площади.) Кроме того, с учетом более высокой температуры и содержания углекислого газа в юрской и меловой атмосфере продуктивность растительности того периода была оценена как более высокая, несмотря на несколько более короткий световой день (планета вращалась быстрее), а масштабирование скорости метаболизма к индивидуальным размерам завропод позволило предположить, что даже при одинаковой растительной продуктивности их общая биомасса могла быть больше, чем у млекопитающих.

Далее, исходя из того, что современные нежвачные млекопитающие производят метана примерно 0,18 л в день на 1 кг собственной массы, было вычислено, что один апатозавр мог бы выделять 2675 л этого газа в день. Учитывая плотность метана при стандартной температуре и давлении того периода, это примерно 1,9 кг в день, или 690 кг в год. Таким образом, при указанной выше плотности популяции завропод и общей площади растительного покрова Земли около 75·106 км2 (что составляет примерно половину площади суши в тот период) общий объем метана, произведенного динозаврами, мог приближаться к 520 млн т в год.


Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению

Рис. 2. Эмиссия метана (в млн тонн/год). Сверху вниз: современный уровень поступления из всех источников, доиндустриальный (только естественные источники), крупный рогатый скот, завроподные динозавры. Рис. из обсуждаемой статьи Wilkinson et al., 2012


Этот уровень выше объемов метана, поступающих сегодня в атмосферу за счет деятельности человека, и близок к общему объему ежегодных выбросов метана из всех источников (рис. 2). Поскольку метан является более сильным парниковым газом, чем углекислый газ, отходы жизнедеятельности завропод могли заметно влиять на потепление в юрском и меловом периодах.

По данным Рабочей группы I при Межправительственной панели по изменению климата за 2007 год, метан как парниковый газ в 21–25 раз эффективнее, чем СО2 — то есть если принять парниковый эффект углекислого газа за единицу, то эмиссия 1 млн тонн метана эквивалентна 21–25 млн тонн СО2 (в зависимости от некоторых дополнительных условий).

Однако Уилкинсон с коллегами считают свою оценку даже заниженной: в отличие от травоядных млекопитающих, пасущихся на травах, завроподы могли объедать зелень с нескольких ярусов, а площадь растительного покрова в безморозном климате могла быть существенно больше нынешней. В совокупности с другими природными источниками метана — болота, лесные пожары, просачивание с газовых месторождений — общий уровень метана в атмосфере мог достигать 6–8 ppm (parts per million, частей на миллион); для сравнения, современный уровень — 1,8 ppm.

Однако геолог Том ван Лун (Tom van Loon) из Университета имени Адама Мицкевича в Познани (Польша) засомневался в правильности подсчетов биомассы завропод и других выводов, повлиявших на оценку выхода метана в мезозойском периоде (см.: A. J. (Tom) van Loon, 2012. Were sauropod dinosaurs responsible for the warm Mesozoic climate?). Действительно, эти динозавры могли весить по 20 тонн и более, а продуктивность растительности в теплом мезозойском климате была выше современной, но не в разы, а, согласно модельным и экспериментальным данным, не более чем на 25–50%. Кроме того, метаболизм завропод был, скорее, как у гомойотермных животных, а значит, оценка их биомассы в 42 000 кг/км2 ближе к истине, чем в 200 000 кг/км2. И это, вероятно, верхний предел биомассы, поскольку поголовье завропод не могло не зависеть от давления хищников, паразитов и инфекций. Кроме того, крупные стада завропод должны были мигрировать хотя бы в сухие сезоны, чтобы находить новые источники пищи и воды, и, следовательно, плотность их популяции в масштабах планеты не могла быть слишком высокой.

Выводы о влиянии динозавров на мезозойский климат зависят от того, считать ли их теплокровными или холоднокровными позвоночными (правильнее, конечно, использовать термины «гомойотермные» и «пойкилотермные» соответственно). Согласно прежней парадигме, просуществовавшей до середины 1990-х годов, динозавры, подобно прочим пресмыкающимся, были пойкилотермными. Однако затем, после того как в ведущих мировых журналах были описаны разнообразные пернатые динозавры из местонахождения Джехоль на полуострове Ляонин (Китай), динозавров стали рассматривать как непосредственных предков птиц и гомойотермных животных. Надо отметить, что все несомненные оперившиеся динозавры принадлежат к хищникам из тероподной ветви ящеротазовых динозавров, а у растительноядных завропод, кроме чешуи, иные покровы не обнаружены (см. статью «История пера, долгая и невероятная»). Указания на находку перьеподобных филаментов у птицетазовых динозавров — другой крупной ветви растительноядных динозавров, к которой принадлежат цератопсы и гадрозавры, — по мнению ряда гистологов, орнитологов и палеонтологов, требуют подтверждения. Подобные филаменты могут образоваться при распаде коллагеновых волокон, образующих покровную ткань, после смерти животного.

Учитывая очень крупные размеры завропод (рис. 1), которые намного превосходят размеры любых наземных млекопитающих, включая ископаемых гигантов, основную проблему для них представлял избыток тепла, образующегося в процессе пищеварения (гигантотермия), а не его недостаток. Не случайно до размеров кита млекопитающие смогли дорасти только в водной среде, где избыток тепла легко отводится во внешнюю среду. Водный образ жизни завропод, опять же приписываемый им в рамках прежней парадигмы, не находит подтверждения в ископаемой летописи. Так что большие стада мирно пасущихся на суше гигантотермных ящеров вполне могли подгазовывать атмосферу в объёмах, заявленных Уилкинсоном и коллегами.

Источники:
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.

См. также:
Колебания метана в атмосфере: человек или природа — кто кого, «Элементы», 06.10.2006.

Андрей Журавлёв


05 октябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Сведение тропических лесов ведет к меньшему поступлению углерода в атмосферу, чем думали

Опираясь на подробные (полученные с помощью дистанционных методов) данные о состоянии растительного покрова, группа исследователей из США показала, что в период с 2000-го по 2005 год в результате

Конец последнего оледенения отмечен одновременным повышением температуры и содержания CO2 в атмосфере

Использование новых методов позволило уточнить различия в возрасте пузырьков воздуха, запечатанных во льду Антарктиды, и льда, непосредственно окружающего эти пузырьки. Анализ показал, что

Учет лимитирования азотом показал, что с нарушенных земель выделяется значительно больше СО2, чем предполагалось ранее

Участки растительности, нарушенные человеком, — это места, где происходит усиленное выделение в атмосферу углекислого газа. Проведенный недавно расчет интенсивности данного процесса для всей

Астероид убил не только динозавров

Считается, что мел-палеогеновое вымирание, случившееся около 65 млн лет назад, изничтожило динозавров, но в основном пожалело других рептилий. Не тут-то было. Николас Лонгрич из Йельского
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОбманщики чередуют ложь с правдой, чтобы им продолжали верить