Před 66 miliony let nastala v tehdejší pozdně křídové biosféře krize katastrofických rozměrů, jejímž završením bylo zatím poslední hromadné vymírání, postihující až 75 % tehdejších druhů. Dnes předpokládáme, že díky této kataklyzmatické změně ve vývojových trendech světových ekosystémů byl zahájen vývoj směrem k „moderní“ biosféře a mimo jiné i k vývoji člověka. I z toho důvodu je pro nás tato událost nesmírně významnou kapitolou ve vývoji života na Zemi. Vymírání K-Pg je zkoumáno již zhruba po dobu posledního století a teorií o jeho příčinách, průběhu i důsledcích už byla vyslovena nesčíslná množství (více o historii i současných názorech na tuto událost se dočtete například v připravované knize autora tohoto článku). V průběhu posledních desetiletí byly stále více zpřesňovány naše představy o této události, takže dnes už známe okolnosti katastrofy K-Pg mnohem lépe než kdykoliv dříve. Přesto ještě nechápeme zcela přesně důsledky, které dopad planetky Chicxulub v krátkodobém i dlouhodobém horizontu způsobil. Skutečně nastalo celosvětové horko, v jehož důsledku shořela většina světové vegetace? Opravdu po něm nastala dlouhodobá „nukleární zima“, tedy období s drastickým snížením celosvětové teploty? Jak dlouho toto období bezprostředních a intenzivních důsledků trvalo a jakými mechanismy nakonec odeznělo? Které z těchto katastrofálních změn hrály hlavní roli při vymírání K-Pg a v jakém poměru se nejvíce uplatnily? Tyto otázky jsou zásadní pro správné pochopení přelomové události, která v dávnověku vedla ke konci jedné éry a zároveň k počátku současného „věku savců“. Jednu z možných odpovědí nyní nabízí nová vědecká studie, která se na problematiku podívala z jiného, snad poněkud nečekaného úhlu – prostřednictvím počítačového modelování klimatu. Výsledek je až překvapivě jednoznačný. Dlouhodobý mráz, který nastal krátce po dopadu planetky, jednoduše nemohla většina tehdejších živočichů přežít.
Trojice vědců z Postupimského institutu pro výzkum dopadu klimatu (Postdam Institute for Climate Impact Research, PIK) publikovala svá nová zjištění v periodiku Geophysical Research Letters. Na rozdíl od většiny dřívějších studií, které se zaměřovaly na efekt krátkodobého zastínění slunečního světla prostřednictvím rozptýlených prachových částic, Julia Bruggerová a její kolegové vytvořili počítačový model, přehledně zobrazující efekt dlouhodobě rozptýlených kapiček kyseliny sírové v atmosféře naší planety. Je známo, že po impaktu bylo do atmosféry vyvrženo také velké množství síry, které se v ní ve formě aerosolů mohlo udržet po delší dobu. Dosud ale nebyl vytvořen žádný model toho, jaký efekt mohla mít do atmosféry uvolněná síra v takovémto množství na globální klima planety. Vědci z institutu PIK nyní použili model, který meteorologové využívají již dlouho a upravili jej pro potřeby „předpovědi“ vývoje klimatu krátce po dopadu planetky Chicxulub. Výsledky byly až děsivě přesvědčivé. Model předpovídá, že po dopadu došlo k zastínění slunečního světla a z něj pramenícímu drastickému ochlazení klimatu, které mohlo trvat až několik desítek let. Průměrná roční teplota vzduchu při povrchu země poklesla celosvětově o celých 26 °C. Po dobu 3 až 16 let nastaly mrazivé teploty pod nulou, což je v příkrém kontrastu s vysokými teplotami na konci křídy před dopadem (celosvětově zřejmě přes 20 °C). Dokonce i v tropických oblastech poklesla průměrná teplota z 27 na pouhých 5 °C. V nechladnějším roce celosvětově poklesla průměrná teplota asi na -32 °C a dokonce i v tropech mohla krátkodobě spadnout na pouhých asi -22 °C. To nepochybně představovalo drastický zásah do života všech teplomilných společenstev na Zemi a tvrdě zasáhlo i převážně na teplé podnebí adaptované dinosaury. Právě sulfátové aerosoly jsou podle autorů studie hlavní příčinou dlouhodobých mrazů a tedy i hromadného vymírání – nikoliv prach v atmosféře, ani žár či tsunami vyvolané po dopadu planetky.
Zatímco i ty nejhorší efekty vyvolané impaktem byly víceméně lokální, zmíněný výkyv klimatu byl skutečně globální metlou, která dobře vysvětluje vyhynutí velkého množství organismů. Na souši řádil několik desetiletí trvající mráz, v oceánech zase došlo k narušení cirkulace vodních mas. Povrchové vody se značně ochladily a se stoupající hustotou se stávaly těžšími, načež klesaly dolů. Naopak teplejší voda z hlubších částí vodního sloupce stoupala nahoru a nesla s sebou množství živin, které zřejmě umožnily masivní růst sinic a řas. Tyto oživlé koberce na hladině produkovaly množství toxických látek, které se koncentrovaly v oceánech i při jejich pobřeží a dále podněcovaly vymírání druhů (v tomto případě například množství foraminifer, amonitů ale třeba i dravých plazů mosasaurů). Tento mechanismus poměrně dobře vysvětluje, jak mohlo dojít k masovému vymírání prakticky současně na pevnině i v mořích. Podle autorů studie trvalo až třicet let, než odezněla nejhorší fáze klimatických výkyvů. To je dostatečně dlouhá doba na to, aby znamenala zkázu pro většinu druhů, které nebyly odolné vůči dlouhodobě nízkým teplotám. Je skutečně těžké představit si, jak mohli živočichové zvyklí a adaptovaní na teploty kolem 25 °C přežít náhle se objevivší a následně několik let trvající pokles teploty na mrazivé hodnoty. Tento teplotní skok přibližně odpovídá rozdílu teplot, které zažíváme v průběhu roku mezi lednem a červencem, pro obyvatele horkého „skleníkového“ světa pozdní křídy ale musela tato změna představovat smrtící vychýlení z rovnováhy. Důsledky, plynoucí z této vědecké studie jsou teprve ověřovány a dávány do souladu s dosud zjištěnými údaji z jiných oborů. Není také jisté, nakolik se virtuálním modelem popsané mechanismy shodují s dalšími specifiky, předpokládanými pro impakt, žádný velký nesoulad však ve hře patrně není. Je tedy možné, že máme před sebou zatím nejpravděpodobnější verzi vymírání K-Pg?
Psáno pro Dinosaurusblog a osel.cz
Short English Summary: K-Pg extinction was probably caused by the long period of global freezing temperatures. These were caused by huge amount of tiny droplets of sulfuric acid forming high up in the air after the well-known impact of a large asteroid. Resulting blocking of the sunlight for a period of several years was a probable main cause for the K-Pg extinction event.
Odkazy:
https://www.pik-potsdam.de/news/press-releases/how-the-darkness-and-the-cold-killed-the-dinosaurs
https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/130817.php
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170113133043.htm
Julia Brugger, Georg Feulner, Stefan Petri. Baby, it’s cold outside: Climate model simulations of the effects of the asteroid impact at the end of the Cretaceous. Geophysical Research Letters, 2016; DOI: 10.1002/2016GL072241