Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на новости науки


 
(на Subscribe.ru)



Библиотека

 
H. Короновский
«Земля». Глава из книги


М. Гельфанд
Логика Кунина


Н. Резник
Дамы предпочитают галантность, а не силу


В. Сурдин
Наука — как свеча во тьме


Ю. Чёрная
Молочные мыши и лечебные козы


Б. Штерн
И снова о гравитационных волнах


Н. Резник
Печать акульей кожи


А. Паевский
Одноклеточные гиганты, бактерии-фениксы и ледяные актинии


М. Попова, М. Лавренченко
Куда подевались Иванко, Жирослав и Милята?


О. Закутняя
Долгая дорога к нейрону







Главная / Новости науки версия для печати

Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению


Крупнейшие представители вымерших и существующих групп наземных позвоночных (два нижних — завроподы)

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.

Рис. 2. Эмиссия метана (в млн тонн/год). Сверху вниз: современный уровень поступления из всех источников, доиндустриальный, крупный рогатый скот, завроподные динозавры

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

Последние новости: Палеонтология, Климат, Андрей Журавлёв

22 августа
Влияет ли микробиом человека на его религиозность?
24 июня
Семнадцать черепов из испанской пещеры проливают свет на происхождение неандертальцев
16 июня
В силурийских отложениях Китая найден древнейший позвоночный хищник
9 июня
Главной причиной позднечетвертичного вымирания все-таки были люди, а не климат
4 июня
Китайские палеонтологи нашли древнейшего головохоботного червя
14 апреля
Родич аномалокариса отказался от хищничества
1 апреля
Найден современный родственник вымерших трилобитов
25 марта
Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет
22 февраля
Геном доисторического мальчика показал, что современные индейцы — прямые потомки кловисских охотников на мамонтов
3 февраля
Между сапиенсами и неандертальцами существовала частичная репродуктивная изоляция


Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 

Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Николай Горностаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2014 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 


Научные новости у наших партнеров: «Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия