چرا دایناسورها منقرض شدند در حالی که حیوانات دیگر زنده ماندند؟

از تمساح گرفته تا پرندگان، برخی از حیوانات توانستند از برخی از بدترین رویدادهای انقراض در تاریخ جهان جان سالم به در ببرند. رویدادهای مهم انقراض از گذشته باستانی زمین با رمز و راز مرتبط هستند.

حدود 65 میلیون سال پیش، یک سیارک عظیم به زمین برخورد کرد و آسمان را تاریک کرد و تعداد زیادی از حیوانات از جمله دایناسورها را کشت. اما به دلایلی، موجودات خاصی مانند پستانداران، کروکودیل ها، پرندگان و لاک پشت ها زنده ماندند. اگرچه این فاجعه با مرگ پوشانده شده بود، اما امکان ظهور پستانداران را فراهم کرد و در نتیجه تنوع و تعداد آنها به انفجار عظیمی منجر شد.

این دو رویداد توسط یک راز به هم مرتبط هستند: در انقراض های دسته جمعی، چرا برخی از حیوانات از بین می روند در حالی که برخی دیگر زنده می مانند؟ اخیراً دو تیم جداگانه به بررسی این دو رویداد انقراض پرداختند تا بفهمند چه چیزی به گونه‌ای اجازه می‌دهد تا زمانی که جهان در حال مرگ است، زنده بماند.

پایان دایناسورها

برای درک رویداد انقراض که دایناسورها را در 65 میلیون سال پیش از بین برد، ابتدا به منطقه تانیس در داکوتای شمالی می پردازیم.

تقریباً 65 میلیون سال پیش، ماهی نگون بخت پایانی نابهنگام داشت. تنها 10 دقیقه پس از برخورد سیارک Chicxulub به شبه جزیره یوکاتان، امواج لرزه ای عظیم منطقه را تحت تاثیر قرار داد و آب را به شدت تکان داد. بر خلاف سونامی، که امواج غول پیکری هستند که از یک نقطه می آیند، امواجی که به تانیس برخورد می کنند مانند چیزی است که در یک زلزله برای یک استخر شنا اتفاق می افتد. آب های محدود باعث تقویت امواج شد. این امر باعث شد که رسوب موجود در کف منطقه یک ساعت پس از حادثه، ماهی را زنده زنده دفن کند. امروزه، ما نتایج را به‌عنوان فسیل‌های ماهی بکر حفظ شده می‌بینیم - برخی حتی با بافت نرم دست نخورده.

فسیل‌های این ماهی‌ها حاوی چیزهای شگفت‌انگیزی بود: گوی‌های کوچکی از شیشه ذوب شده و سنگ در آبشش‌هایشان. اعتقاد بر این است که این گوی ها از خود ضربه به وجود آمده اند. پس از برخورد سیارک به زمین، بارانی از سنگ مذاب به جو فرستاد که سپس در ارتفاعات بالا متبلور شد. دوباره مثل باران مرگبار بر روی زمین بارید. وجود گوی ها در آبشش ماهی‌ها نشان می‌دهد که زمانی که گوی ها به بدنشان نفوذ می‌کردند، زنده بودند.

در سال 2017، پروفسور ممتاز جان اسمیت در حال ارائه کارهای زندگی خود شامل تحقیق روی این ماهی ها بود. این بلافاصله توجه یک دانشجوی فارغ التحصیل در دانشگاه اوپسالا، ملانی دورینگ را به خود جلب کرد. او گفت: «من به جان ایمیل زدم و به او گفتم که اگر آنها واقعاً ماهی‌هایی داشته باشند که سال‌های پایانی کرتاسه را مستند کنند - که به آن شکاف نیز می‌گویند، زیرا سوابق کمی از این زمان وجود دارد - ما می‌توانیم آنالیز ایزوتوپی انجام دهیم و پایان کرتاسه را بازسازی کنیم.

طی سفر به منطقه تانیس نمونه هایی که شامل استخوان های فک ماهی پارویی و خارهای باله سینه ای ماهیان خاویاری بود جمع آوری شد. او گفت: من این استخوان ها را به طور خاص انتخاب کردم زیرا آموخته بودم که این استخوان ها بسیار شبیه رشد درختان هستند و هر سال یک لایه جدید اضافه می کنند، بدون اینکه بازسازی شوند.

از آنجایی که این ماهی ها پس از برخورد ناگهانی مردند، تیم درینگ توانست آخرین لحظات زندگی آنها را بازسازی کند. با تجزیه و تحلیل «حلقه‌هایی» که در هر فصل در این استخوان‌ها تشکیل می‌شد، آن‌ها توانستند تشخیص دهند که این ماهی‌ها در فصل بهار در نیمکره شمالی مرده‌اند. آزمایش ایزوتوپ کربن این نتیجه را تایید کرد و نشان داد که زئوپلانکتون ها و سایر منابع غذایی در زمان مرگ در حال افزایش بودند. نتایج آنها اخیرا در Nature منتشر شده است.

در حالی که هنوز برای نتیجه‌گیری زود است، این ممکن است به سرنخی مبنی بر اینکه چرا برخی از حیوانات مرده‌اند و برخی دیگر زنده مانده‌اند، اشاره می‌کند. فصل بهار زمان تولید مثل، تولد و رشد است. ترکیب این مورد با زمان‌های حاملگی مشخص به این معنی است که این سیارک در زمان مناسبی برخورد کرده تا به این حیوانات ضربه مرگبار واقعی بدهد. از سوی دیگر، حیوانات در نیمکره جنوبی برای زمستان آماده می شدند. برنامه ریزی برای فصل سرد می توانست به زنده ماندن آنها کمک کند. در واقع، با توجه به آنچه تاکنون دیده شده، به نظر می رسد حیوانات در نیمکره جنوبی دو برابر سریعتر از همتایان خود در نیمکره شمالی بهبود یافته اند.

شواهد واضحی وجود دارد که نشان می‌دهد بسیاری از اجداد پرندگان امروزی در نیمکره جنوبی زنده مانده‌اند، همین موضوع برای بسیاری از کروکودیل‌ها و لاک‌پشت‌ها نیز وجود دارد. همچنین شواهد زیادی برای زنده ماندن پستانداران اولیه در گودال‌های نیمکره جنوبی وجود دارد.

با این حال، ما هنوز راه هایی در پیش داریم تا بتوانیم بگوییم به همین دلیل است که رویداد انقراض کرتاسه-پالئوژن یکی از انتخابی ترین انقراض ها در تاریخ سیاره بوده است. یک گام مهم به دست آوردن فسیل های بیشتری است که در نیمکره جنوبی وجود داشته است. یکی از بزرگترین چالش ها تفاوت در داده های موجود است. به گفته دکتر، تعصب زیادی نسبت به مناطق نیمکره شمالی وجود دارد، جایی که یافته‌های فسیلی زیادی در قرن‌های گذشته منتشر شده‌اند، در حالی که داده‌های نیمکره جنوبی بسیار کمتر و با فضاهای بیشتر در میان است.

بدترین رویداد انقراض جهان

اگرچه رویدادی که دایناسورها را از بین برد ممکن است شناخته شده ترین رویداد انقراض باشد، اما بدترین اتفاق هم نبود. حدود 250 میلیون سال پیش، انقراض دسته جمعی به نام پایان پرمین  75درصد از موجودات زمینی و 90 درصد را در اقیانوس ها از بین برد. در واقع، تقریباً به زندگی روی زمین به طور کامل پایان داد.

این انفجار در اثر فوران های آتشفشانی عظیم در سیبری ایجاد شد. انتشار گازهای گلخانه ای منجر به تغییر ناگهانی آب و هوا و افزایش دمای سیاره به میزان 10 درجه سلسیوس شد. اما دوباره، برخی از انواع موجودات زنده ماندند در حالی که برخی دیگر از بین رفتند.

برای درک دلیل، تیمی از دانشگاه هامبورگ به رهبری دکتر ویلیام فاستر از یادگیری ماشینی برای بررسی شباهت‌های گونه‌هایی که زنده مانده‌اند استفاده کردند. استفاده از یادگیری ماشینی به تیم اجازه داد تا ارتباطاتی را که ممکن است قبلاً نادیده گرفته شده باشد و آنهایی که منجر به تفاسیر منسجم می شود را کشف کند. نتایج آنها اخیراً در مجله Paleobiology منتشر شده است.

این تیم 25000  فسیل از جنوب چین - موجوداتی مانند جلبک ها، دوکفه ای ها، اسفنج ها و حلزون ها را تجزیه و تحلیل کردند. الگوریتم یادگیری ماشین آنها قادر بود تعیین کند چه عواملی در افزایش احتمال انقراض یک گونه نقش داشته است.

جایی که موجودات زنده در ستون آب زندگی می کردند یکی از عواملی بود که در میزان بقای آنها نقش داشت. در اقیانوس های کم عمق، افزایش دما برای موجودات کشنده بود، به ویژه برای جاندارانی که قبلاً در آب در لبه بالاتر دمای مطلوب خود زندگی می کردند.

در اعماق اقیانوس، کاهش اکسیژن محلول عامل مهمی بود. اما آن موجوداتی که متحرک بودند می‌توانستند به عمق یا مکانی که مهمان‌نوازتر بود حرکت کنند و در نهایت زنده بمانند.

بقا گاهی اوقات به نوع پوسته یک حیوان خلاصه می شد. براکیوپودها مثال خوبی هستند. فاستر گفت: براکیوپودهایی که پوسته خود را از آپاتیت به جای کلسیت ساخته بودند، کمتر احتمال داشت منقرض شوند. ما فکر می کنیم این به این دلیل است که بازوییوپودها که پوسته خود را از کلسیت می سازند در برابر اسیدی شدن اقیانوس آسیب پذیرتر بودند. این روند برای گونه های دیگر نیز ادامه یافت.

گونه هایی که تنوع زیادی در درون گونه داشتند نیز ترجیحاً زنده ماندند، شاید به این دلیل که تنوع ژنتیکی بیشتر تحمل بهتری نسبت به تغییرات محیطی ایجاد می کرد.

این روش‌های یادگیری ماشینی را می‌توان برای پیش‌بینی احتمال انقراض گونه‌هایی در دیگر رویدادهای انقراض استفاده کرد و حتی امروزه نیز می‌توان از آنها استفاده کرد. در حال حاضر، گونه ها با سرعتی 1000 برابر بیشتر از نرخ پس زمینه در حال انقراض هستند، چیزی که برخی افراد آن را ششمین انقراض می نامند. فاستر گفت: «اگر بتوانیم این روش‌ها را در [انقراض] مدرن به کار ببریم، در واقع می‌توانیم درباره آینده گونه‌های منفرد پیش‌بینی کنیم. "مزیت واقعی این است که ما نیازی به مطالعه تک تک گونه ها نداریم، که گران است و به منابع هنگفتی از نظر بودجه و ساعات کاری نیاز دارد. در عوض این مدل یک روش مقرون به صرفه برای پیش‌بینی ایجاد می‌کند.