Многим из нас известна общепринятая теория о том, как динозавры погибли 66 миллионов лет назад: в огненном столкновении Земли с метеоритом и последующей глобальной зиме, когда пыль и обломки душили атмосферу. Но было и предыдущее вымирание, гораздо более загадочное и менее обсуждаемое: то, что произошло 202 миллиона лет назад, уничтожило больших рептилий, которые до этого правили планетой, и, по-видимому, расчистило путь динозаврам. Что вызвало так называемое триасово-юрское вымирание и почему динозавры процветали, когда другие существа умирали?

Мы знаем, что в триасовом периоде, предшествовавшем вымиранию, и в последующем юрском периоде, с которого началась эра динозавров , в целом было жарко и душно . Тем не менее, новое исследование переворачивает представление о теплолюбивых динозаврах с ног на голову: оно представляет первое физическое доказательство того , что триасовые виды динозавров — в то время небольшая группа, в основном жившая в полярных регионах — регулярно выдерживали там морозы. Контрольные индикаторы: следы динозавроввместе со странными обломками горных пород, которые могли быть отложены только льдом. Авторы исследования говорят, что во время вымирания похолодания, уже случавшиеся на полюсах, распространились на более низкие широты, убивая хладнокровных рептилий. Динозавры, уже приспособившиеся, пережили эволюционное узкое место и расселились. Остальное — древняя история .

«Во время триасового периода динозавры постоянно находились под радаром», — сказал Пол Олсен, геолог из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и ведущий автор исследования. «Ключ к их конечному господству был очень прост. Они были в основном приспособленными к холоду животными. Когда везде становилось холодно, они были готовы, а другие животные — нет».

Исследование, основанное на недавних раскопках в отдаленной пустыне Джунгарского бассейна на северо-западе Китая, было опубликовано в журнале Science Advances.

Считается, что динозавры впервые появились в триасовый период в умеренных южных широтах около 231 миллиона лет назад, когда большая часть суши планеты была объединена в один гигантский континент, который геологи называют Пангеей. Они добрались до крайнего севера около 214 миллионов лет назад. До массового вымирания в 202 миллиона лет в более обширных тропических и субтропических регионах между ними преобладали рептилии, включая родственников крокодилов и других устрашающих существ.

В течение триаса и на протяжении большей части юры концентрация углекислого газа в атмосфере составляла 2000 частей на миллион или выше, что в пять раз превышает сегодняшний уровень, поэтому температура должна была быть высокой. Тогда не было никаких свидетельств существования полярных ледяных шапок, а раскопки показали, что лиственные леса росли в полярных регионах. Однако некоторые климатические модели предполагают, что в высоких широтах какое-то время было холодно; даже со всем этим CO ₂ большую часть года они получали мало солнечного света, а температура снижалась, по крайней мере, сезонно. Но до сих пор никто не предъявил никаких вещественных доказательств того, что они замерзли.

В конце триаса за короткий с геологической точки зрения период продолжительностью около миллиона лет вымерло более трех четвертей всех наземных и морских видов на планете, включая панцирных существ, кораллов и всех крупных рептилий. Некоторые животные, живущие в норах, такие как черепахи, выжили, как и некоторые ранние млекопитающие. Неясно, что именно произошло, но многие ученые связывают это с серией массовых извержений вулканов, которые могли длиться сотни лет подряд. В это время Пангея начала разделяться, открывая то, что сейчас является Атлантическим океаном, и отделяя то, что сейчас является Америкой, от Европы, Африки и Азии. Среди прочего, извержения вызвали бы резкий скачок уровня углекислого газа в атмосфере выше его и без того высокого уровня, вызывая смертельные скачки температуры на суше.

Авторы нового исследования ссылаются на третий фактор: во время самых сильных фаз извержений они изрыгали аэрозоли серы, которые отражали так много солнечного света, что вызывали повторяющиеся глобальные вулканические зимы, которые подавляли высокие уровни парниковых газов. Эти зимы могли длиться десятилетие или больше; даже в тропиках могли наблюдаться устойчивые морозы. Это убило неизолированных рептилий, но адаптированные к холоду, изолированные динозавры смогли выжить, говорят ученые.

Доказательства исследователей: тонкозернистые песчаниковые и алевролитовые образования, оставленные отложениями на неглубоких дне древних озер Джунгарской котловины. Отложения образовались 206 миллионов лет назад в конце триасового периода во время массового вымирания и позже. В то время, до того, как суша перестроилась, бассейн находился примерно на 71 градусе северной широты, намного выше Полярного круга. Следы, найденные авторами и другими авторами, показывают, что динозавры присутствовали вдоль береговой линии. Между тем, в самих озерах исследователи обнаружили большое количество гальки диаметром до 1,5 сантиметров в обычно мелких отложениях. Вдали от видимой береговой линии гальке нечего было там делать. Единственное правдоподобное объяснение их присутствия: это были обломки ледового сплава (IRD).

Вкратце, IRD создается, когда лед формируется на прибрежном массиве суши и включает в себя кусочки подстилающей породы. В какой-то момент лед отрывается от якоря и уходит в близлежащий водоем. При таянии породы опускаются на дно, смешиваясь с обычными мелкими отложениями. Геологи широко изучали древний ИРД в океанах, куда он доставляется ледниковыми айсбергами, но редко на дне озер; открытие Джунгарского бассейна дополняет скудные записи. Авторы говорят, что галька, вероятно, была собрана зимой, когда вода в озере замерзала вдоль галечных берегов. Когда вернулась теплая погода , куски этого льда уплыли с образцами гальки на буксире, а позже сбросили их.

«Это показывает, что эти области регулярно замерзали, и с динозаврами все было в порядке», — сказал соавтор исследования Деннис Кент, геолог из Ламонт-Доэрти.

Как они это делают? С 1990-х годов накапливались доказательства того, что у многих, если не у всех нептичьих динозавров, включая тираннозавров, были примитивные перья. Если бы не полет, некоторые покрытия можно было бы использовать для демонстрации спаривания, но исследователи говорят, что их основной целью была изоляция. Есть также убедительные доказательства того, что, в отличие от хладнокровных рептилий, многие динозавры обладали теплокровными системами с высоким метаболизмом . Оба качества помогли бы динозаврам в холодных условиях.

«Суровые зимние эпизоды во время извержений вулканов могли привести к отрицательным температурам в тропиках, где, по-видимому, произошли многие вымирания крупных, голых, неоперенных позвоночных», — сказал Кент. «В то время как наши прекрасные пернатые друзья акклиматизировались к более низким температурам в более высоких широтах, чувствовали себя нормально».

Находки бросают вызов традиционным представлениям о динозаврах, но некоторые видные специалисты говорят, что они убеждены. «Существует стереотип, что динозавры всегда жили в густых тропических джунглях, но это новое исследование показывает, что более высокие широты были бы замерзшими и даже покрыты льдом в течение части года», — сказал Стивен Брусатте, профессор палеонтологии и эволюции в Эдинбургский университет. «У динозавров, живущих в высоких широтах, так получилось, что у них уже была зимняя шубка, [в то время как] многие из их триасовых конкурентов вымерли».

Рэндалл Ирмис, куратор отдела палеонтологии в Музее естественной истории штата Юта и специалист по ранним динозаврам, согласен с этим. «Это первое подробное свидетельство высоких палеоширот, первое свидетельство за последние 10 миллионов лет триасового периода и первое свидетельство действительно ледяных условий», — сказал он. «Люди привыкли думать, что это было время, когда весь земной шар был жарким и влажным, но это было не так».

Олсен говорит, что следующим шагом к лучшему пониманию этого периода станет поиск окаменелостей в бывших полярных районах, таких как Джунгарский бассейн. «Летопись окаменелостей очень плохая, и никто не занимается разведкой», — сказал он. «Эти породы серые и черные, и искать [ископаемые] в этих слоях гораздо труднее. Большинство палеонтологов привлекает поздняя юра, где, как известно, можно найти много крупных скелетов. Палеоарктика в основном игнорируется».

Исследование было проведено в соавторстве с Цзинген Ша и Янань Фан из Нанкинского института геологии и палеонтологии; Клара Чанг и Шон Кинни из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти; Джессика Уайтсайд из Университета Саутгемптона; Ханс-Дитер Сьюс из Смитсоновского института; Морган Шаллер из Политехнического института Ренсселера; и Виви Вайда из Шведского музея естественной истории.