Vymírání K-T

…pohledem 21. století

Znepokojující zjištění, že život na planetě Zemi byl v minulosti zasažen několika vlnami enormně silných masových vymírání, není příliš starého data. Po dlouhou dobu delší než jedno století platily předpoklady tzv. gradualistů, že život se vyvíjel postupným a pomalým vývojem. Vymírání podle této verze nehrála v dějinách života na Zemi příliš významnou úlohu a z hlediska geologického pohledu na vývoj planety i života na ní tak byla vlastně irelevantní. Podle upřednostňovaného pohledu na vývoj života bylo vymírání jen událostí na pozadí, které do skutečného evolučního procesu živého světa významně nezasahovalo. Všechny druhy se objevovaly, několik milionů let existovaly ve svém ekologickém prostředí a pak vymřely nebo se transformovaly (proměnily) v jiný druh. Vymírání tedy v této koncepci fakticky existovalo, velký význam mu však přisuzován nebyl. Teprve v posledním čtvrtstoletí došlo ve světle nových objevů a poznatků k přehodnocení zastaralých teorií, vzniklých již v době Lyella a Darwina. Nový vědecký pohled s nimi přitom ostře kontrastuje. Nejméně v pěti případech totiž zasáhlo do evoluce přírody kataklyzma přímo strašlivých rozměrů. Vymírání tzv. Velké pětky ovlivňovala přímo či nepřímo směr evoluce v posledních 450 milionech let. Je nepochybné, že pokud by k těmto nečekaným událostem katastrofické povahy nedošlo, vyvíjel by se život zcela jiným směrem. Můžeme si být dokonce jisti, že nebýt posledního z řady těchto hromadných vymírání, neobjevil by se ani sám člověk. Touto událostí bylo vymírání na konci křídy, které mimo jiné ukončilo 135 milionů let dlouhou vládu dinosaurů nad pevninskými ekosystémy.

Již od prvních objevů dinosaurů ve 20. letech 19. století se vědci zamýšleli nad tím, co bylo příčinou jejich vymření. Dinosauři se brzy stali dokonce jakousi ikonou vymírání – byli vzorem mohutnosti a síly, přesto nakonec nenávratně zmizeli. Jejich osud fascinujícím způsobem připomínal konec velkých starověkých říší, například rozpad dříve mocné Západořímské říše koncem 5. století n. l. Konec dinosaurů byl symbolický – velcí, avšak „zastaralí“ plazi uvolnili nakonec místo pro příchod nového, „moderního“ světa. Podstatnou roli sehrálo i tajemství, obestírající tuto veledůležitou událost. Dodnes je vymírání na hranici křídy a třetihor mnohdy pokládáno za jednu z největších záhad vývoje života na Zemi. Po dlouhou dobu se ovšem tato záhada nezdála být příliš komplikovaná – nebylo ještě známo, že k události došlo poměrně náhle v krátkém časovém měřítku. Dinosauři byli zároveň považováni za jakési evoluční omyly přírody, pomalé a tupé tvory, kteří se jen s velkými obtížemi plazili druhohorní krajinou, postupně osídlovanou čím dál více troufalými (a „dokonalejšími“) savci. Právě savcům – vzhledem k systematické příslušnosti člověka nikoliv překvapivě – byl přisuzován hlavní podíl na vymření bizarních plazů. Dnes však víme, že skutečnost byla právě opačná – savci vznikli zhruba ve stejné době jako dinosauři a po dobu prvních dvou třetin své existence (tedy asi 150 milionů let) byli pouze drobnými nočními tvory, neschopnými dinosaurům vážněji konkurovat. Právě až po vyhynutí neptačích dinosaurů na konci druhohorní éry mohl nastat skutečný rozvoj savců.

Mezi dalšími teoriemi o zániku dinosaurů se objevilo také množství těžko uvěřitelných až přímo směšných pokusů o podnětné myšlenky. Již v roce 1962 vypracoval americký paleontolog Glenn Jepsen jejich kuriózní seznam, který byl od té doby mnohokrát citován a doplňován. Je ukázkou toho, jak bujnou fantazií mohou oplývat různě kompetentní autoři, od soukromých nadšenců bez akademického titulu až po odborníky na slovo vzaté. Mezi nejkurióznější „postřehy“ patří nejspíš dinosauří neplodnost nebo nechuť se rozmnožovat, unudění se k smrti a konečně stále oblíbená lovná sezóna zelených mužíků v létajících talířích (s touto myšlenkou přišel v roce 1940 sovětský paleontolog a zároveň autor sci-fi literatury Ivan Jefremov). Zajímavé je, že některé společné kategorie teorií si přímo protiřečily – buď mělo být příliš horko nebo naopak příliš velká zima, nadměrné sucho nebo naopak záplavy, přemíra rostlinné potravy nebo její nedostatek apod. Nechyběl samozřejmě ani velmi případný argument – pro ohromné dinosaury s hmotností mnoha desítek tun se přece nemohlo najít místo v Noemově arše! Je zřejmé, že s takovými výplody fantazie se jinak velmi důležité řešení otázky vymírání K-T daleko neposunulo. Seriózní vědci samozřejmě přicházeli s poněkud opatrnější vizí, přesto i oni často stříleli vedle. Postupně tak byly přijímány a opět zavrhovány více či méně relevantní hypotézy o posledním velkém vymírání v dějinách.

Mezi vážnějšími teoriemi se například delší dobu vyjímala jedna, kterou ostatně nezavrhuje vědecká obec ani dnes. Krytosemenné rostliny se poprvé objevují koncem jurského období, asi před 150 miliony let, a během spodní křídy se postupně šíří do různých pevninských ekosystémů. Koncem křídového období již krytosemenné rostliny představují 90% druhového vegetačního spektra. Je pochopitelné, že za úpadkem a konečným vymřením dinosaurů byla spatřována právě tato „křídová revoluce“, jak je obměna globální květeny někdy nazývána. Dominantní býložravci konce druhohorní éry, v té době především kachnozobí a rohatí dinosauři, se podle této verze nebyli schopni přizpůsobit trávení kvetoucích rostlin. Ty pro ně měly být nestravitelné nebo dokonce toxické. Tato hypotéza má však četné trhliny. Především nelze tvrdit, že dinosauři se s krytosemennými rostlinami setkali až na samotném konci křídy. Jak již bylo řečeno, zástupci této skupiny se významně rozšířili již desítky milionů let před koncem křídy. Dinosauři snad mohli mít zpočátku jisté problémy s adaptací na nový zdroj potravy, měli však stále dost času se přizpůsobit. Není snadné najít důvod, proč by právě na konci křídy tato schopnost zcela vymizela.

———

Mezi oběti vymírání na konci křídy patřili kromě dinosaurů také velcí „mořští ještěři“ mosasauři. Stejně jako dinosauři a ptakoještěři zcela vyhynuli před asi 66 miliony let. Kredit: Dmitrij Bogdanov, Wikimedia Commons.

———

Nechyběly ani hlasy, že dinosauři vymírali již dlouho před koncem druhohor a jejich biodiverzita povážlivě klesala. Na samotném konci tohoto období již mělo existovat pouze několik rodů a zhruba 12-14 druhů dinosaurů, a tak katastrofa pro ně představovala pouze poslední „ránu z milosti“. Toto tvrzení bylo do značné míry legitimizováno dřívějším stavem znalostí a menší kvantitou dostupného paleontologického materiálu z konce křídy (tzv. stupeň Maastricht). Až do 90. let byl z tohoto hlediska dobře prozkoumán jen západ severoamerického kontinentu a výsledky z této oblasti byly zobecňovány pro celý svět. V roce 2000 však původní závěry přehodnotil ve světle nových objevů francouzský paleontolog Jean Le Loeuff a dospěl prostým součtem tehdy známých druhů k číslu 67 (dnes je to již kolem stovky). To je již výrazně vyšší údaj, než se kterým pracovali zastánci teorie o „postupném úpadku“. Le Loeuff navíc odhaduje, že skutečný počet druhů dinosaurů na konci křídy dosahoval několika stovek. Nyní již známe dinosaury z konce křídy i z jiných oblastí a lze tedy jednoznačně konstatovat, že žádný výrazný pokles počtu jejich druhů se před koncem druhohor nekonal (jisté pochybnosti však v tomto ohledu přetrvávájí). Ať již tedy vyhynutí dinosaurů způsobilo cokoliv, muselo se jednat o událost z hlediska geologického času velmi náhlou, tedy zjevně katastrofické povahy.

Podobně byla vyvrácena také teorie o vymírání, způsobeném regresí (ústupem) moře, a tím úbytku vhodných habitátů pro suchozemské i mořské organismy. Je pravda, že k takovému jevu koncem křídy dochází a že mnohá lokální vymírání způsobit mohlo. V každém případě však nešlo o prvotní a základní příčinu křídové extinkce. Ke kolísání mořské hladiny docházelo během 165 milionů let dlouhé existence dinosaurů mnohokrát a nikdy to nevedlo k jejich výraznému úbytku. Podobně neobstojí ani verze o prostém „zhoršení klimatických podmínek“. Dnes víme, že dinosauři byli velmi variabilní a dokázali se přizpůsobit i prostředí značně odlišnému, než jaké by byli schopni obývat dnešní plazi. Dinosauři žili také ve studených oblastech za polárním kruhem (dnešní Antarktida nebo Aljaška) a museli tak snášet velmi nízké sezónní teploty. Vloni byl navíc ve Spojených státech objeven drobný ornitopodní dinosaurus druhu Oryctodromeus cubicularis, který si vyhrabával podzemní nory, ve kterých zřejmě přečkával období zhoršených životních podmínek. Tuto schopnost mohla mít také řada jiných menších dinosaurů.

Mnozí dinosauři také vykazovali pernatý pokryv těla, sloužící primárně jako ochrana tělesné teploty. Máme tedy k dispozici důkazy o adaptabilitě dinosaurů, kteří byli vybaveni poměrně širokým repertoárem přizpůsobení proměnlivému prostředí. Různé doplňující verze teorie oceánské regrese (změny planetárního orbitu, porušení rovnováhy chemických prvků v ovzduší i oceánech) vykazují shodně jeden nedostatek – nelze je dostatečně vědecky testovat. Dalším problémem je, že prakticky žádná dosud stanovená teorie nevysvětluje toto vymírání v jeho celistvosti. Většina hypotéz směřuje výhradně k vysvětlení zániku dinosaurů, kteří však byli pouze jednou – byť nesmírně důležitou – skupinou obětí. Vyhynuli však také létající pterosauři (ptakoještěři), všichni velcí mořští plazi (mosasauři a plesiosauři), a z bezobratlých amoniti a belemniti. Kromě toho bylo mnoho vývojových skupin značně zdecimováno a velký úbytek druhové rozmanitosti se nevyhnul ani budoucím „evolučním vítězům“ pevninských ekosystémů ptákům a savcům. Právě vyhynutí neptačích dinosaurů (ptáci jsou dnes již většinou považováni za současné teropodní dinosaury) na konci křídy má však pro nás nesmírný dosah. Nebýt jejich ústupu z role vládnoucích obratlovců na suché zemi by se savci zřejmě ještě dlouho nerozvinuli do srovnatelné rozmanitosti a nevznikla by nejspíš ani linie vedoucí k vyšším primátům. Bez vyhynutí dinosaurů bychom tu zkrátka nebyli. Během ohromně dlouhého období, po které tito fascinující tvorové existovali, se dokázali neustále se měnícím životním podmínkám úspěšně přizpůsobovat. Proč to tedy právě před 65 miliony let již nešlo (nově je hranice křídy a paleogénu datována na 66,0 Ma)?

Většina lidí již zřejmě slyšela o dopadu obřího meteoritu, který se asi před 65,5 milionem let srazil se Zemí v oblasti dnešního Yukatánského poloostrova. Ještě před necelými třiceti lety však šlo o kacířskou myšlenku, která byla sice lákavá, stejnou měrou však také odkazovaná do brakové vědecko-fantastické literatury. Jako první vyslovil domněnku o možném ničivém dopadu mimozemského tělesa americký paleontolog M. W. de Laubenfels v článku Hypotéza navíc, uveřejněném v jednom seriózním časopise. Předpokládal, že vymírání mohla způsobit tepelná vlna, uvolněná dopadem velkého kosmického objektu. V té době však neměl žádné konkrétní poznatky, kterými by mohl svoji verzi doložit, a tak velký rozruch nevyvolala.

Teprve o čtvrt století později, tedy kolem roku 1980, uzrála doba pro zásadnější objev. Tehdy došli nezávisle na sobě dva vědci k závěru, že nově objevená iridiová vrstva v sedimentech z rozhraní křídy a terciéru může pocházet z mimozemského zdroje. Byli to především američtí vědci Luis a Walter Alvarezovi, Frank Asaro a Helen Mitchelová, kteří došli k závěru, že mnohonásobně zvýšený obsah vzácného těžkého kovu iridia ve svrchnokřídových vrstvách nedaleko italského města Gubbio, představuje důkaz o srážce planety s velkým mimozemským objektem. Iridium je v zemské kůře obecně velmi vzácné, podstatně vyšší množství je ho však obsaženo v meteoritech. Po mnoha opakovaných testech a odlišných interpretacích (např. výbuch supernovy), dospěli vědci k závěru, že až třicetinásobné obohacení vrstvy sedimentu tímto prvkem dokazuje dopad obrovského meteoritu, který mohl být hlavním viníkem konce dinosaurů. Alvarez v závislosti na množství iridia spočítal, že meteorit musel mít průměr kolem 10 kilometrů. Článek, který pak vyšel v červnu roku 1980 v časopisu Science znamenal počátek nové éry ve výzkumu dávných vymírání. Iridiová vrstva byla zanedlouho objevena také ve Španělsku, Dánsku, Spojených státech i na Novém Zélandu. Bylo tedy prokázáno, že tento jev měl globální charakter. O mohutné kolizi svědčil také výmluvný objev zrnek „šokových“ nerostů, které byly pozměněny extrémně velkým tlakem. Přesto ještě nebyli odpůrci této nové teorie přesvědčeni. Poukazovali na to, že nebyl objeven žádný příhodně starý a dostatečně velký impaktní kráter, který by dopad meteoritu před 65 miliony let prokázal nade vší pochybnost. Nebylo však jisté, že bude vůbec někdy nalezen – mnohé impaktní krátery byly po milionech let erozí a činností zemské kůry prakticky vyhlazeny. Přesto se na příznivce impaktní teorie usmálo i tentokrát štěstí.

Jako v mnoha jiných případech, také meteorit v Chicxulub byl objeven pouhou náhodou. V roce 1978 prováděl geofyzik Glen Penfield výzkum pro mexickou naftařskou společnost Pemex. Penfield zaměřil svůj výzkum na Mexický záliv a vyhodnocoval získaná data pro možná ložiska ropy. Jeho pozornost ihned zaujal podzemní oblouk se zarážející symetrií o délce asi 70 kilometrů. Na Yukatánském poloostrově se nacházel další oblouk směřující severně. Když Penfield porovnával svá data se staršími mapami z 60. let, pochopil, že oblouky spolu souvisí a vytváří obrovský kruh o průměru asi 180 kilometrů. Střed kruhu se nacházel nedaleko vesnice Chicxulub, podle které se mu později začalo přezdívat. Penfield prezentoval své výsledky již roku 1981, tehdy však ještě zásadní zájem nevzbudil. Byl si vědom, že má před sebou důkaz pradávné katastrofy téměř nepředstavitelných rozměrů, proto nadále hromadil důkazy a sbíral vzorky. Během 80. let tak byla shromážděna kolekce dalších důkazů z místa dopadu, včetně chaoticky uložených hornin, svědčících o nebývale silné explozi, dále již zmíněných „šokových“ nerostů, tektitů (roztavené horniny), niklspinelů (magnetitů bohatých na nikl) a dalších geologických a mineralogických dokladů.

———

Masové vymírání na přelomu křídy a paleogénu nepřežili ani ptakoještěři, z nichž Quetzalcoatlus northropi patřil mezi největší a zároveň i poslední. Létající obr s dvanáctimetrovým rozpětím křídel zřejmě vyhynul před 66 miliony let. Zdroj: Wikimedia Commons

———

Až na počátku 90. let však vešel objev kráteru do obecného povědomí vědecké i laické veřejnosti díky článku Alana Hildebranda a jeho týmu. Ten definitivně prokázal, že iridiová vrstva, nacházející se v sedimentech příslušného stáří na celém světě pochází ze srážky meteoritu se Zemí. Alternativní myšlenka totiž spatřovala možného původce tohoto prvku v enormní sopečné činnosti, ke které koncem křídového období také došlo. Ohromná prstencová struktura o průměru bezmála dvou set kilometrů se stala velkým trumfem v rukách zastánců impaktové teorie. Kráter leží ze dvou třetin pod vodami Mexického zálivu, zhruba z jedné třetiny se nachází na pevnině Yukatánského poloostrova. Když byl pak bylo stáří kráteru se stále se zpřesňujícími metodami datování určeno na 65 milionů let (s odchylkou v řádu maximálně stovek tisíc let), byla i většina pochybovačů přesvědčena. Jeden z viníků masového vymírání na konci křídy byl nejspíš usvědčen.

Podle některých novějších odhadů mohl kráter měřit dokonce 300 km v průměru (je možné, že původní prstencová struktura je pouze vnitřním okruhem), pak by samozřejmě šlo o ještě výrazně ničivější sílu. I když však zůstaneme u původních čísel, fyzikální výpočty síly, uvolněné při nárazu jsou děsivé. Desetikilometrový meteorit by při dopadu uvolnil energii o odhadované hodnotě 400 zetajoulů (4×10 23 joulů), rovnající se 100 teratunám TNT. To znamená, že se uvolnila síla asi 2-milionkrát větší, než při explozi nejsilnější vodíkové bomby v historii (sovětská Car-bomba o síle 50 megatun TNT). Vedlejšími efekty byla mimo jiné také megatsunami – až několik set metrů vysoká vlna, která zaplavila desítky kilometrů přilehlých pobřeží a zpřeházela zde celé vrstvy hornin. Rázové vlny, obíhající po dopadu planetu, pak podněcovaly zemětřesné jevy, enormní vulkanickou činnost a vznik rozsáhlých požárů po celém jejím povrchu. Do ovzduší bylo vyvrženo nepředstavitelně velké množství prachového materiálu, který na dlouhou dobu zastínil slunce a znemožnil fotosyntézu (což dokládá také fosilní záznam, ve kterém náhle ubývá pylových zrn kvetoucích rostlin). To pak zřejmě vedlo k zásadnímu narušení globální biosféry a pevninských potravních řetězců. Býložraví dinosauři, kteří byli stovky a tisíce kilometrů daleko od epicentra dopadu (a přežili tak první ničivé následky) nenacházeli v příštích měsících a letech dostatek potravy a hromadně hynuli. Tím mizel hlavní zdroj potravy také velkým dravým dinosaurům. Během několika stovek až tisíc let měli všichni neptačí dinosauři a mnohé další skupiny druhohorních organismů vyhynout. Taková je dosud platná a obecně uznávaná teorie o zániku dinosaurů před 65 miliony let.

V září roku 2007 byla zveřejněna studie, na které se podíleli také dva čeští astronomové (David Vokrouhlický a David Nesvorný), podle které byl objeven pás asteroidů, ze kterého asi před 160 miliony let vylétl směrem k Zemi vražedný projektil. Autoři studie předpokládají, že zdrojem byl hlavní pás pojmenovaný Baptistina 298. V poslední době však byla tato informace do jisté míry zpochybněna. Dalším zajímavým zjištěním z posledních let je objev několika dalších kráterů přibližně stejného stáří, které by mohly napovídat teorii o mnohonásobném dopadu. Kráter Silverpit v Severním moři, Boltyš na Ukrajině nebo Šiva v Indickém oceánu by mohly být němými svědky dosud utajené skutečnosti dopadu celého roje kosmických těles na naši planetu v době před asi 66-60 miliony let. S touto verzí však většina odborníků zatím nesouhlasí a nenasvědčuje jí ani poslední sedimentární analýza geologa Kena MacLeoda z roku 2006. V roce 2010 nicméně panel 41 vědců z různých oborů označil zmíněný meteorit za hlavní příčinu vymírání na konci křídy. Údaje z poslední doby však přesto nasvědčují možnosti, že meteorit byl pouze méně významným přispěvatelem k rozsáhlé ekologické katastrofě, jejímž hlavním viníkem byla enormně silná sopečná aktivita na území Indie (která vytvořila známé Dekkánské trapy).

Již od 80. let minulého století se čas od času objevuje také myšlenka možného přežití neptačích dinosaurů do třetihor (viz příslušný článek na blogu). Některé nálezy se skutečně zdají nasvědčovat tomu, že alespoň menší populace dinosaurů dokázaly přežívat ještě nejméně milion let do paleocénu (nejstaršího období třetihor) a vymřeli tedy až zhruba před 64 miliony let. Takové důkazy v podobě izolovaných zubů nebo kostí byly hlášeny z mnoha míst světa (Montana a Nové Mexiko v USA, Čína, Francie, Argentina), většinou jsou však zavrhovány jako nepřesvědčivé. V podstatě ve všech známých případech se totiž při pečlivém zkoumání dospělo k závěru, že se jedná o špatně datovaný nález nebo o fosílii druhotně usazenou v mladších vrstvách. Ať už tedy dinosauři přežili kritickou hranici K-T nebo nikoliv, jedna věc je jistá. Pokud by k této převratné události nedošlo, na naší planetě by se zřejmě nikdy nezrodil ani člověk. Tak jako již 165 milionů let předtím by pevninským ekosystémům vládli i nadále úžasní svědkové dávných časů – neptačí dinosauři.

———

Odkazy:

http://en.wikipedia.org/wiki/Cretaceous-Paleogene_extinction_event

http://www.ucmp.berkeley.edu/education/events/cowen1b.html

http://mygeologypage.ucdavis.edu/cowen/~GEL107/KT.html

———