Představa umělce o zdevastovaném post-impaktním světě v době před 66 miliony let. Nové výzkumy ukazují, že zde nebyl jen prach, bahno a kamení. Na dlouhé roky tehdy totiž většinu rozlohy pevnin pokryl sníh a led. Kredit: Vladimír Rimbala (k autorově knize Velké vymírání na konci křídy, nakl. Pavel Mervart, 2017).

O velkém hromadném vymírání na konci křídy před 66 miliony let zde už bylo pojednáno podrobně. Věnoval jsem se mu v rámci několika článků o samotné události, o vzniklém kráteru, intenzitě a účincích dopadu, historii pátrání a mnoha nových objevech. V letošním roce byly navíc publikovány dvě nové vědecké studie, které ve vzájemném souladu prakticky vylučují dosud značně uznávanou extrémně silnou vulkanickou činnost indických sopek na konci křídy coby rovnocennou příčinu vymírání.[1] Je tak velmi pravděpodobné, že právě dopad planetky do oblasti budoucího Mexického zálivu představoval ne-li jedinou, pak rozhodně zdaleka nejdůležitější příčinu posledního z vymírání „Velké pětky“. Ze zveřejněných výsledků vyplývá, že vulkanická činnost v Indii se nejspíš významně nepodílela na samotném vymírání, později ale v paleocénu spoluutvářela klimatické a ekologické podmínky pro další vývoj pozemského života. Nyní se ale zaměříme na vědeckou práci, kterou publikoval letos v létě tým badatelů v periodiku PNAS.[2] Autoři práce zkombinovali pokročilé počítačové klimatické a ekologické modely a prokázali, že pouze po dopadu planetky (a nikoliv při vulkanické činnosti) bylo reálné dosáhnout tak zničujícího scénáře, jaký známe z fosilního záznamu. Dokonce zjistili zajímavou a paradoxní skutečnost, že dekkánské sopky možná působily proti zničujícím účinkům dopadu a pomáhaly urychlit obnovu ekosystémů uspíšením celosvětového oteplení z mrazivých post-impaktních podmínek. Je dokonce možné, že tyto sopky zachránily mnoho tehdejších druhů díky tomu, že vypouštěním velkého množství oxidu uhličitého do atmosféry zajistily alespoň v tropickém pásu stále obyvatelné podmínky i pro teplomilné druhy (ačkoliv i v tropech se přinejmenším na několik desetiletí silně ochladilo). Některé vědecké práce přitom stále přicházejí s tvrzením, že krátce po dopadu se naopak silně oteplilo a celosvětové teploty oproti pozdní křídě stouply.[3] V geologickém smyslu je to jistě pravda, ovšem jedná se o řádové desítky až stovky tisíc let po dopadu. Co následovalo pouhé dny, týdny, měsíce a roky po osudném impaktu, to stále s jistotou nevíme.[4] Nová studie nám v tomto směru poněkud otevírá oči a upřímně řečeno – není to moc hezký pohled. Dinosauři a s nimi tři čtvrtiny tehdejších druhů totiž nejspíš neměli šanci, a to nikoliv kvůli hladu, otravě, temnu nebo požárům.

Dekkánské trapy v Indii jsou památkou na dávnou enormně silnou sopečnou činnost, která na přelomu křídy a paleogénu významně zasáhla do klimatických podmínek na naší planetě. Nikoliv ale tak, jak se domnívala většina badatelů na konci 20. století. Ve skutečnosti tyto výlevné sopky svojí dlouhodobou činností poněkud zmírňovaly drastické účinky dopadu planetky před 66 miliony let. Kredit: Kppethe, Wikipedie (CC BY 3.0)

Důvodem byl nepředstavitelný, až třicet let trvající mráz, který tito obecně teplomilní tvorové nedokázali snést. Ostatně celosvětové snížení teplot asi o 20 až 40 °C předpokládají i další studie, publikované v posledních letech, nejedná se tedy o žádnou „exotickou“ představu.[5] V odborné práci je nejprve konstatováno, že neptačí dinosauři žili nepochybně ještě na úplném konci druhohor[6], zatímco do paleocénu pravděpodobně nepřežívají (alespoň ne po geologicky významnou dobu)[7]. Je také připomenuto, že masivní vulkanická činnost v Indii měla podobu série krátkodobých (asi 100 000 let trvajících) období silné aktivity, z nichž dva hlavní „pulsy“ nastávají v době před 67,4 a 66,1 miliony let.[8] V průběhu přibližně 710 000 let se z těchto sopek „vylije“ asi 106 km3 magmatu a v důsledku toho se globální průměrná teplota může vychylovat až o 2 °C.[9] Dopad planetky nastal dle autorů ve shodě s dřívějšími poznatky před 66,0 milionu let a nově vytvořený kráter Chicxulub měří asi 180 až 200 km.[10] Důsledky dopadu vedly k natolik ztíženým životním podmínkám, že je drtivá většina organismů nedokázala snést z důvodu výrazného překročení jejich termofyziologických limitů.[11] Z různých výsledných modelací vybrali autoři tu nejpravděpodobnější, která na základě dosavadních poznatků nejlépe popisuje události po dopadu planetky na globální škále. Za extrémního předpokladu 20% snížení intenzity slunečního svitu by průměrná teplota celosvětově klesla až o děsivých 66,8 °C. Pravděpodobnější jsou nicméně odhady, pohybující se kolem hodnoty ochlazení o stále drastických 30 až 40 °C. Autoři studie konstatují, že zhruba po dobu prvních pěti let od dopadu klesla celosvětová průměrná teplota na mrazivých – 34,7 °C! Zhruba po deseti letech od dopadu už se teplota i díky probíhající vulkanické činnosti v Indii[12] zvyšuje na 0 °C (± 5 °C) a přibližně po dvaceti letech se teplota vrací do před-impaktních hodnot. V Severní Americe jsou podmínky ještě o trochu horší, protože oblaka popela z relativně blízkého epicentra impaktu zakrývají velkou část oblohy a snižují teplotu ještě o dalších 4 až 5 stupňů Celsia. Po dopadu také na dobu několika měsíců výrazně ubývá srážek v globálním měřítku, a to až o 85 %. Také vodní cyklus nad pevninami je tedy silně zasažen a pozměněn, což ještě více znesnadňuje přežívání postižených skupin tehdejších organismů.

Nové studie potvrzují původní závěr Luise W. Alvareze (vpravo), že dinosauři a mnozí jejich současníci byli vyhubeni „impaktní zimou“, která nastala po dopadu vzedmutím prachu a popela a zastíněním slunečního svitu na globální úrovni. Svoji impaktní teorii publikoval Alvarez se svým synem Walterem (na snímku vpravo) a dalšími dvěma vědci před 40 lety, dne 6. června 1980. Kredit: U.S. Government – Lawrence Berkeley Laboratory; Wikipedie (volné dílo).

Přibližně po třiceti letech od dopadu se celosvětové klimatické podmínky více méně vracejí do normálu. Pro dinosaury a mnohé jejich současníky je už ale příliš pozdě. Po 170 milionech let evoluce dosavadní pánové pevnin během pouhých několika dní až desetiletí pravděpodobně definitivně vymírají.[13] Nový výzkum vzorků z kráteru Chicxulub nicméně situaci ještě více komplikuje. Ukazuje se totiž, že po impaktu bylo do atmosféry planety vyvrženo mnohem více materiálu, než se dříve předpokládalo (zhruba 325 gigatun síry a 425 gigatun oxidu uhličitého), což by návrat k dřívějším podmínkám odsunulo o celá staletí.[14] V případě mořských ekosystémů dochází k obnově z hlediska početnosti a biodiverzity tamní fauny relativně rychle, asi po několika tisících až 1 milionu let (přičemž ekosystémy v hloubce nad 1000 metrů byly prakticky netknuté). Výsledkem výzkumu je každopádně i poznání, že vulkanická činnost v Indii v žádném případě nemohla být příčinou vymírání (a nejspíš ani neměla v tomto směru významný podíl). Další zajímavou skutečností je podpora původní Alvarezovy teorie, která právě letos v červnu oslavila své pomyslné 40. narozeniny. Právě Luis Alvarez se svým týmem publikoval v roce 1980 impaktní teorii o vymírání druhů na konci křídy, v níž postuloval, že hlavním mechanismem při vymírání byla „nukleární“ (či „impaktní“) zima, jejíž kruté podmínky nemohli dinosauři snést.[15] Druhohorní pány planety pravděpodobně zahubil strašný mráz, který v měsících až letech po dopadu snížil globální průměrnou teplotu o několik desítek stupňů Celsia a zlikvidoval tak v krátkém čase prakticky všechny potravinové řetězce, na nichž závisela tehdejší megafauna.[16] Dinosauři skutečně nebyli v ničem „horší“ nebo neživotaschopnější než savci nebo jejich vlastní ptačí potomci, měli pouze nehoráznou smůlu. Dopadem několik bilionů tun vážící vesmírné skály při rychlosti kolem 20 kilometrů za sekundu byla během pouhých několika let přervána nesmírně úspěšná evoluční linie, která se předtím ukázala být extrémně úspěšnou po celé geologické věky, od pozdního triasu až po konec křídové periody.[17] My lidé, jsme vlastně šťastné „děti“ vzešlé z této náhodné pradávné katastrofy, která odstranila v geologicky nepostřehnutelném okamžiku naši do té doby nepřekonatelnou evoluční konkurenci v podobě archosaurních plazů.[18] Právě dnes bychom možná tuto skutečnost měli mít na paměti víc než kdykoliv dříve.

---

Napsáno pro weby DinosaurusBlog a Osel.

---

Short Summary in English: New study provides a quantitative test of end-Cretaceous extinction scenarios and how these would have affected dinosaur habitats. It shows that dinosaurs and many other organisms were wiped out by the long lasting global freezing conditions of about -34 °C, which dinosaurs weren’t able to adapt to.

Odkazy:

https://www.pnas.org/content/117/29/17084

https://www.space.com/asteroid-impact-not-volcanoes-killed-dinosaurs.html

https://www.sciencealert.com/an-asteroid-impact-almost-definitely-wiped-out-the-dinosaurs-but-volcanoes-might-have-helped-life-recover

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200629150544.htm

https://www.livescience.com/asteroid-killed-dinosaurs-volcanic-eruption-life.html

---

[1] Hull, P. M.; et al. (2020). „On impact and volcanism across the Cretaceous-Paleogene boundary“ (PDF). Science. 367 (6475): 266–272. doi: 10.1126/science.aay5055

[2] Chiarenza, A. A.; et al. (2020). „Asteroid impact, not volcanism, caused the end-Cretaceous dinosaur extinction“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (29): 17084–17093. doi: 10.1073/pnas.2006087117

[3] Naafs, B. D. A.; et al. (2018). „High temperatures in the terrestrial mid-latitudes during the early Palaeogene“ (PDF). Nature Geoscience. 11 (10): 766–771. doi: 10.1038/s41561-018-0199-0

[4] Robertson, D. S.; McKenna, M. C.; Toon, O. B.; Hope, S.; Lillegraven, J. A. (2004). „Survival in the first hours of the Cenozoic“ (PDF). GSA Bulletin. 116 (5–6): 760–768. doi: 10.1130/B25402.1

[5] Brugger, J.; Feulner, G.; Petri, S. (2016). „Baby, it’s cold outside: Climate model simulations of the effects of the asteroid impact at the end of the Cretaceous“. Geophysical Research Letters. 44 (1): 419–427. doi: 10.1002/2016GL072241

[6] Bonsor, J. A.; Barrett, P. M.; Raven, T. J.; Cooper, N. (2020). Dinosaur diversification rates were not in decline prior to the K-Pg boundary. Royal Society Open Science. 7(11): 201195. doi: https://doi.org/10.1098/rsos.201195

[7] Sullivan, R. M. (2003). „No Paleocene dinosaurs in the San Juan Basin, New Mexico“. Geological Society of America Abstracts with Programs. 35 (5): 15.

[8] Sprain, C. J.; Renne, P. R.; Vanderkluysen, L.; Pande, K.; Self, S.; Mittal, T. (2019). The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous-Paleogene boundary. Science. 363(6429): 866-870.

[9] Schoene, B.; et al. (2019). U-Pb constraints on pulsed eruption of the Deccan Traps across the end-Cretaceous mass extinction. Science. 363: 862-866

[10] Schulte P.; et al. (2010). The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous-Paleogene boundary. Science. 327(5970): 1214-8.

[11] Pope, K. O.; Baines K. H.; Ocampo, A. C.; Ivanov, B. A. (1994). Impact winter and the Cretaceous/Tertiary extinctions: results of a Chicxulub asteroid impact model. Earth and Planetary Science Letters. 128: 719-25.

[12] Tobin, T.; et al. (2017). Modeling climatic effects of carbon dioxide emissions from Deccan Traps volcanic eruptions around the Cretaceous–Paleogene boundary. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 478: 139-148.

[13] Lyson, T. R.; et al. (2019). Exceptional continental record of biotic recovery after the Cretaceous-Paleogene mass extinction. Science. 366(6468): 977-983.

[14] Artemieva, N.; Morgan, J. and Expedition 364 Science Party (2017). Quantifying the release of climate-active gases by large meteorite impacts with a case study of Chicxulub. Geophysical Research Letters. 44(20): 10,180-10,188. doi: 10.1002/2017GL074879

[15] Alvarez, L. W.; Alvarez, W.; Asaro, F.; Michel, H. V. (1980). Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction (PDF). Science. 208 (4448): 1095–1108. doi: 10.1126/science.208.4448.1095

[16] Vellekoop, J.; Sluijs, A.; Smit, J.; et al. (2014). Rapid short-term cooling following the Chicxulub impact at the Cretaceous-Paleogene boundary. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 111 (21): 7537–41. doi: 10.1073/pnas.1319253111

[17] Langer, M. C.; Ramezani, J.; Da Rosa, Á. A. S. (2018). U-Pb age constraints on dinosaur rise from south Brazil. Gondwana Research. Amsterdam: Elsevier. 57: 133–140. doi: 10.1016/j.gr.2018.01.005

[18] Lyson, T. R.; et al. (2019). Exceptional continental record of biotic recovery after the Cretaceous–Paleogene mass extinction. Science. 366(6468): eaay2268.

---