Палеокружок

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Завроподные динозавры могли способствовать мезозойскому потеплению

E-mail Печать
 
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 рептилий, а не гомойотермных 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.

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).

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

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; об этом он сообщил в журнале Journal of Palaeogeography. 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.

Так что, прежде чем рассуждать о влиянии динозавров на климат, необходимо более строго подходить к оценке их индивидуальной биомассы и продуктивности растительного покрова. Но даже при более низкой продуктивности растительности, чем предполагают Уилкинсон и его коллеги, метановый вклад живых динозавров (и их гниющих трупов) в поддержание теплой атмосферы юрского и мелового периодов со счетов сбрасывать не стоит.

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.

http://elementy.ru/news/431966