מדוע נכחדו הדינוזאורים?

החושך ששרר בשנים שלאחר פגיעת האסטרואיד גרם להשמדת מרבית מיני בעלי החיים והצמחים שחיו באותה תקופה על כדור הארץ. במאמר שפורסם בכתב העת International Journal of Earth Sciences מסביר ד”ר זאב לוי חוקר במכון הגאולוגי הישראלי כי מי שגרם ישירות להכחדה היו תכונות בעלי החיים עצמם בתגובה למשבר האקולוגי. הדבר מסביר מדוע היו קבוצות של בעלי חיים ששרדו

ד”ר זאב לוי*
בחקר החיים הקדומים על כדור הארץ (פלאונטולוגיה) הבחינו בשינוי בולט במאספי המאובנים של בעלי חיים וצמחים בין שני רצפים של שכבות. מאובנים שהיו נפוצים בשכבות התחתונות נעלמו כאילו בבת אחת, ובשכבות מעל (יותר צעירות) הופיעו מינים של חי וצומח חדשים יחד עם כמה שורדים. העלמות מינים וסוגים תוך הופעת חדשים התרחשה בעבר כחלק מהתפתחות החיים (אבולוציה), ובעזרתם מבדילים החוקרים בין תקופות קדומות לצעירות. העלמות מינים רבים בבת אחת (בקנה מידה גאולוגי) חריגות בהיסטוריה של כדור הארץ ומציינות שינוי חריף בתנאי החיים עד כדי אסון אקולוגי. אירועים בולטים כאלו מבדילים בין שלשה עידנים גאולוגיים. הראשון כולל את החיים הקדומים ומכונה פלאוזואיקון. עידן החיים האמצעי הוא המזוזואיקון, והחדש מכונה קינוזואיקון.

שינוי מאסף המאובנים בין המזוזואיקון לקינוזואיקון התרחש לפני 66 מיליון שנה ומאופיין בהעלמות יצורים רבים בעלי אורח חיים מגוון ביבשה, בים ובאוויר, המקשה על פענוח התעלומה. בולטת העלמות הזוחלים היבשתיים הגדולים, הדינוזאורים, ששלטו על היבשות לאורך כ-150 מיליון שנה והתפתחו לצורות ענקיות ולטורפים זריזים ואכזריים. תדמית זו הפכה אותם ל”כוכבים” בסרטי קולנוע וטלוויזיה ובפרסומות, שזכו להערצת הילדים והנוער במקביל למחקרם המדעי. ממצאים של דינוזאורים אינם שכיחים, כשלרוב נמצאות עצמות בודדות, ואילו ממצא של שלד שלם הופך למאורע המסעיר את הקהילה המדעית והציבור הרחב. העלמות יצורי-על אלו העלתה השערות דמיוניות וניסיונות מדעיים בלתי מוצלחים, שלא השתלבו עם היעלמותם של יצורים מסוימים לעומת הישרדותם של יצורים אחרים. כל גורם פיסי הרסני או כימי רעיל שעלולים היו להכחיד יצורים מסוימים נדחה על ידי הישרדותם של יצורים רגישים לגורם זה. הבררניות (סלקטיביות) של ההכחדות לא פוענחה עד כה, לא משך המשבר האקולוגי, ובייחוד לא מה גרם להעלמות הדינוזאורים במשבר זה. כל אלו הובהרו במחקר של המחבר שפורסם בחוברת דצמבר 2016 של העיתון הבינלאומי למדעי האדמה International Journal of Earth Sciences)).

כיום מסכימים החוקרים שבמעבר בין שני העידנים הייתה פעילות וולקנית ענפה באזור רמת הדקאן שבהודו, בה הצטברו למעלה משלושת אלפים מטרים של טוף ובזלת, שפליטת הגזים הרעילים והאפר עלולים היו לפגום באקלים ובתנאי החיים ברחבי העולם.

ב-1980 פרסמו אלווארז וחבריו שנמצאו ריכוזים גבוהים-חריגים של היסוד אירידיום בשכבה דקה של גיר ימי במקומות שונים בעולם בדיוק בגבול בין שני העידנים, כלומר בסוף עידן המזוזואיקון, שהוא סוף תקופת הקרטיקון (על שום נפיצות סלעי קירטון). יסוד זה נדיר על כדור הארץ ומוכר בגופים המגיעים מהחלל החיצון כמו מטאוריטים. לכן הציעו החוקרים שאסטרואיד ענק פגע בכדור הארץ והתפוצץ לחלקיקים עד אבק וגזים, שיחד עם חומר ארצי המריאו לאטמוספירה הגבוהה בכמות גדולה. הם מיסכו את קרינת השמש והחשיכו את כל העולם, כפי שמעידה ההעלמות בסוף הקרטיקון של כל הפלנקטון החי והצומח הימי, שבתאיו אצות מטמיעות (פוטוסינתטיות) הזקוקות לקרינת השמש לשם פעילותן וחייהן. בפעילות הטמעה זו בתחום חדירת האור באוקיאנוסים (התחום הפוטי) נקלט פחמן דו-חמצני ונפלט חמצן אל המים העליונים תוך כדי שחרורו גם לאטמוספירה. בחלקו התערבב החמצן עם מי העומק ואפשר חיים גם מתחת לתחום חדירת האור. יצורים זעירים אלו היוו בעבר, ומהווים גם כיום (סוגים חדשים) מקור חשוב לחמצן באטמוספירה ובסביבה הימית, וגם את בסיס שרשרת את המזון באוקיאנוסים. מותם תוך שבועות בודדים של חושך פגע קשות בשרשרת המזון בעוד שהירידה בריכוזי החמצן הייתה איטית.

ההחשכה הפסיקה גם את פעילות ההטמעה של צמחי היבשה, אולם התערערות שרשרת המזון שם הייתה יותר הדרגתית. שנים בודדות אחר פרסום מנגנון ההכחדה המשוער הזה גילו בתת-הקרקע של חצי האי יוקטן שבמקסיקו מכתש בקוטר כ-180 קילומטרים לתוך משקעים של ים עמוק מסוף תקופת הקרטיקון, המעיד על פגיעת אסטרואיד גדול בקוטר של כעשרה קילומטר. הפגיעה בים צמצמה את ההרס שעלול היה להתרחש מפגיעה ביבשה, אם כי נמצאו עדויות לגלי צונמי שהובילו חול לאזורים מרוחקים. במקביל נמשך המחקר (חוקרים מאוניברסיטת פרינסטון, ארה”ב) על השפעת תוצרי הוולקניזם של אזור הדקאן על המערכות האקולוגיות העולמיות.

אנליזות של יחסי איזוטופים של חמצן בשלדים גיריים של חד-תאיים מהקרטיקון המאוחר גילו במקומות שונים בעולם עליה בטמפרטורות של מי הים העליונים והעמוקים ב-30-50 שנמשכה כ-250 אלף שנים. חימום זה יוחס לאפקט החממה בשל מיסוך כדור הארץ על ידי האפר והגזים הוולקניים מאזור הדקאן בהודו, שמנעו פליטת החום של קרינת השמש. למרות שהפרעה זו נחלשה ונעלמה כמאה אלף שנים לפני סוף הקרטיקון המשיכה קבוצת החוקרים לדבוק בתאוריה שהוולקניזם ולא פגיעת האסטרואיד הוא שגרם למשבר הביולוגי-אקולוגי ולהכחדות בסוף הקרטיקון. אולם כאשר התגלתה בצפון מזרח הודו בשולי האזור הוולקני ההופעה החריגה (אנומליה) של האירידיום במשקעי הים של סוף הקרטיקון, הסכימו החוקרים שכנראה שני גורמים אלו היו אחראים להכחדות, זאת מבלי להסביר כיצד מתיישב הדבר עם ירידת הטמפרטורות של מי האוקיאנוסים לרמתן הרגילה כמאה אלף שנים לפני פגיעת האסטרואיד.

ההשפעה ההרסנית של פגיעת אסטרואיד ענק בכדור הארץ מקובלת כיום על רוב החוקרים, אולם מה קרה בפועל, מדוע ההכחדות הן בררניות, כיצד התרחשו ובאיזו מהירות לא הובנו עד כה. ב-2015 הציע מחבר מאמר זה, שגלי ההתנגשות של האסטרואיד הגדול במקום שהיום נמצא בחצי האי יוקטן (מקסיקו) זעזעו את התא המגמתי באזור הדקאן שהיה אז כמעט בצדו השני של כדור הארץ, וחידשו את הפעילות הוולקנית. הפליטות של שניהם יחד העלו כמות עצומה של אפר וגזים, כאשר המשכיות פליטת הגזים הוולקניים הלוהטים לאורך מספר שנים האטה את נשירת החלקיקים מהתפוצצות האסטרואיד והחומר הארצי המותך מפגיעתו. לכן נמשך המיסוך של קרינת השמש הרבה מעבר לחודשים אחדים עד כשנה, המוכר מהתפרצויות וולקניות היסטוריות חריגות בעצמתן.
חשכה של מספר שבועות דיה לפגוע ביצורים המטמיעים
בים שאורך חייהם קצר. לעומת זאת על היבשה דרושה החשכה של לפחות 3-2 שנים להפסקת הגידול של צמחים חד-שנתיים ונשירת עלים גם מעצים לא-נשירים תוך הפסקת האבקת פרחים ויצירת פירות וזרעים. העדר תאורה לאורך תקופה כזו פגע בעונתיות המפעילה את מחזורי הרבייה של בעלי החיים, כאשר העדר וולדות צמצם את מזונם של הטורפים. סביר שתוך 3-2 שנים פחתה כמות בעלי החיים ונפגעה שרשרת המזון היבשתית מצמצום צומח טרי וכמות הטרף. עדות גאולוגית לזמן הקצר של תקופת החושך והמשבר הביולוגי העולמי נמצאה במשקע יבשתי-ביצתי של שכבות פחם וטין גירי, המכילים אבקני צמחים (פולן) ונבגי שרכים מסוף המזוזואיקון, ומעליהם מופיעים אבקנים ונבגים המוכרים מתחילת הקינוזואיקון.
הגבול הפלינולוגי (על פי שינוי מאספי האבקנים) עובר בשכבת פחם, שלאורך סנטימטר נמצאה העשרה ביסוד אירידיום. ב-4 מ”מ התחתונים של שכבה דקה זו אין אבקני פרחים או נבגי שרכים אלא עושר של פטריות, המורים ביחד על תקופה של חוסר צמיחה ופריחה לעומת ריקבון החומר האורגני שעל הקרקע והתפתחות פטריות. שכבת פטריות-ריקבון זו אותרה גם בארה”ב בגבול בין העידנים כך שהמשבר האקולוגי הזה היה עולמי. יש לשער שהחלקיקים הראשונים שנשרו עברו דרך שכבות העננים והיוו מרכזי התעבות שהביאו לירידת גשמים רבים. יחד עם העדר קרינת השמש הם גרמו לרטיבות בפני הקרקע ולפריחת פטריות על פני כדור הארץ. הנשירה של החלקיקים הקטנים נושאי האירידיום נמשכה שנים בודדות כך שתקופת החושך המוחלט המיוצגת על ידי שכבת הפטריות הייתה קצרה.
הפגיעה המהירה בשרשרת המזון באוקיאנוסים וההדרגתית על היבשות גרמו למאבקי קיום בין בעלי החיים וטריפת יתר של אלו שלא יכלו להסתתר ולהמשיך להתקיים בסביבות מחיה זרות להם עם המזון שנותר. בדיקת אורח החיים והסבילות של בעלי החיים של הקרטיקון העליון לאסון האקולוגי הזה מראה, שנעלמו כל אלה שלא יכלו להתמודד עמו. היה זה מהלך מואץ ביותר של התהליך האבולוציוני של הברירה הטבעית על פי צ’ארלס דרווין, כאשר גורמי ההכחדה היו בעלי החיים עצמם ולא שום גורם כימי או פיסי. נכון שבקרטיקון המאוחר (תקופת המאאסטריכטיאן) התערערו המערכות האקולוגיות העולמיות עקב הוולקניזם באיזור הדקאן וירדה הפוריות שהגבירה את לחצי הטריפה. הדבר מתבטא למשל בחיזוק שלדים של אמוניטים, שינוי אורח החיים של סרטנים נוברים וצמצום שטחי הגידול של הרודיסטים (צדפות בעלות שלד עבה) שחיו על קרקעית הים הרדוד חשופות לטורפים. הרעה זו בתנאי הקיום והעלמות מספר מיני בעלי חיים התרחשה לאורך מאות אלפי שנים, זאת בניגוד להתמוטטות מערכות החיים תוך שנים בודדות שהביאו להעלמות קבוצות בעלי חיים וצמחים עקב פגיעת האסטרואיד.

העלמות הדינוזאורים בד בבד עם הפסקת פעילות ההטמעה בים וביבשה עקב תקופת חשכה לאורך כ-3-2 שנים רומזת שאולי זוחלים אלו היו קרי-דם (להבדיל מקרוביהם הציפורים). כל אתרי ההטלה של דינוזאורים נמצאו לאורך חופים קדומים, משטחי הצפה של נהרות בשפלה משוטחת ועל דיונות (חוליות) נמוכות, המורים על חיים במרחבים שטוחים ללא צמחיה גבוהה שם יכלו לצפות למרחקים ולזהות טורפים, אבל גם לקלוט את קרני השמש עם זריחתה במידה והיו קרי דם.
ההישרדות של זוחלים קרי דם אחרים כמו תנינים, צבים, לטאות ונחשים מוסברת ביכולתם להסתתר מטורפים בין הצמחים או במים, כשחלקם האט את קצב חילוף החומרים וצמצמו את תזונתם למצוי בסביבתם. לעומתם היו הדינוזאורים חשופים, בייחוד הגדולים שבהם, ואחר תקופה קצרה ללא קרינת השמש המעניקה להם אנרגיה, נחו על הקרקע ללא יכולת לאכול או להגן על עצמם מטורפים. המסקנה ההגיונית שהדינוזאורים נעלמו בזמן שכדור הארץ הוחשך לשנתיים-שלוש בגלל שהיו קרי-דם אותגרה על ידי גילויים של עצמות וגלגלות של דינוזאורים בקווי רוחב גבוהים, שהיו בקרטיקון באזורי הקטבים הארקטי והאנטארקטי. הקדומים ביותר (לפני כ-127 מיליון שנה) נתגלו בצפון נורבגיה, ויותר צעירים משתי תקופות של הקרטיקון התחתון נמצאו בדרום מזרח אוסטרליה. ממצאים מהקרטיקון העליון נתגלו בניו זילנד, אך ריכוזים גדולים במיוחד של עצמות נמצאו באמריקה הצפונית ובצפון רוסיה בשכבות מלפני כ-69-73 מיליון שנה. אתרים אלו הניבו אלפי עצמות בודדות משומרות היטב שהיו מרוכזות לאורך שכבה. עושר ממצאים אלו הפתיע את החוקרים שהתמידו לחפור באתרים אלו ולחשוף את העצמות המאובנות תוך גילוי מינים וסוגים חדשים למדע.

בין הגולגלות היו בעלות ארובות עיניים גדולות, שיוחסו להתאמה אנטומית להעדר תאורת השמש בחצי השנה של החורף בקטבים. בכך ביססו את ההשערה שמדובר באוכלוסיות של “דינוזאורים קוטביים” המותאמות לחיים בקטבים לאורך כל השנה. בשנים האחרונות שוחזר האקלים העולמי בקרטיקון (בייחוד העליון) ונמצא, ששררו טמפרטורות גבוהות מהיום בתנודות עולות ויורדות וקטבים ללא קרח. לפיכך צרכים היו “הדינוזאורים הקוטביים” להתגבר על חצי שנה של חורף חשוך לגמרי. חוקר אחד ציין שהדינוזאורים היו בעלי כושר ריצה ונדידה ולא סביר שנשארו בסביבה בלתי ידידותית עד כדי סיכון חייהם, אולם נימוק זה לא מנע מהחוקרים מלהמשיך ולציין שמדובר בתושבי קבע בקטבים.
ריכוזי העצמות בצפון ארה”ב (אלסקה) הניבו לאורך השכבה מעל לארבע מאות גולגלות ואלפי עצמות בשימור מצוין שלא הראו סימני שחיקה ובליה. לכן הציעו כמה חוקרים שאוכלוסיית דינוזאורים הופתעה על ידי שיטפון של מים ובוץ מהמסת שלג וקרח, שקבר אותה למוות. שיחזור זה של מהלך ההצטברות העצמות העניק אסמכתא לקיומם של דינוזאורים בקטבים, שהלך והתבסס לאורך למעלה משלושים וחמש שנים של דיגום מוגבר. קיומם של דינוזאורים בקטבים לאורך כל השנה נבדק על מבנה העצמות, המשתנה עם קצב הפעילות והתזונה ממבנה מרווח בגידול מהיר למבנה צפוף-קומפקטי בהאטת הגידול תחת תנאי קיום קשים. השוואת מבנה העצמות של “הדינוזאורים הקוטביים” לקרוביהם שחיו בקווי רוחב גבוהים מחוץ לחוג הקוטב לא הראה כל הבדל משמעותי.

למרות זאת העדיפו החוקרים לקבל את התאוריה שאלי עברו הדינוזאורים את החורף החשוך בשינה, זאת מבלי להתייחס לניידות של הדינוזאורים. הניסיון להסביר את הצטברות העצמות על ידי קבורת עדרי דינוזאורים תחת שטפון של בוץ מעלה תהיות. אם אכן שטפון כיסה אוכלוסייה חיה של דינוזאורים אזי נקברו גופות שלמות. כדי שיתקבלו ריכוזי עצמות בודדות צריכות היו הגופות להחשף, העור (בכמה מינים קשה למדי) והבשר להתעכל, והשלד השלם חייב היה להתפרק ללא פגיעה בולטת בעצמות וללא פיזורן, כל זאת לפני הכיסוי הבא. לכן ההסבר שניתן שגוי, וצריך למצוא הסבר הגיוני אחר לריכוזי העצמות. בשנת 2016 הצעתי הסבר חדש, שדחה את ההנחה על קיומם של “דינוזאורים קוטביים” וביסס את גורם ההעלמות של הדינוזאורים בהיותם קרי-דם בניגוד לקרוביהם הציפורים בעלי הדם החם.

מציאת שרידי דינוזאורים בקווי רוחב גבוהים של 50-60 מעלות מעידה שזוחלים אלו התקיימו שם גם בחורף, שלפי המחקרים היה יותר חם מהיום, אבל ודאי חשוך ימים רבים מכיסוי עננים. פעילות בתאורה חלשה כזו הביאה במשך הזמן להתפתחות עיניים גדולות במיוחד וגידול ארובות העיניים בגולגולת של סוג מסוים. באזורים אלה באמריקה הצפונית נמצאו עקבות דינוזאורים צמחוניים למרחקים גדולים שנדדו בעדרים.

סביר שלקראת האביב והתחלת הפריחה עברו במקרה לתוך אזור הקטבים (מעל קו רוחב 670). שם גילו שקרינת השמש נמשכת ללא הפסקה לאורך כחצי שנה, אקלים נוח וצמחיה רבה, שיצרו תנאים מעולים לעונת הרבייה. נדידה זו לצרכי רבייה הפכה למהלך אינסטינקטיבי-יצרי קבוע מדי שנה בדומה לנהוג היום אצל לווייתנים מסוימים הניזונים בקיץ באזור הקוטב הדרומי מפריחת סרטנים זעירים (קריל) ולקראת החורף שוחים לאזור הטרופי בקרבת קו המשווה (צפון מזרח אוסטרליה) לצרכי רבייה. עונת הרבייה של בעלי החיים מלווה בתחרות על הסיכוי להזדווגות. מאבקים אלו עלולים להיגמר בפציעות קשות ובמוות של המתחרים וברמיסה מקרית של צעירים. כל אלו נאכלו על ידי טורפים מבין הדינוזאורים אוכלי הבשר ועל ידי טורפים אחרים, שגילו את האירוע העונתי הזה לתועלתם ובקרו במקום לצורכי תזונה.

בשר המתים נאכל תוך פרוק השלדים לעצמות בודדות, שהלכו והצטברו מדי שנה באתרים הקוטביים השונים במשך מאות או אלפי שנים. באתר עצמות ארקטי בצפון רוסיה נמצאו שברים של ביצי דינוזאורים, כנראה מהטלה על ידי נקבות שהקדימו להזדווג וכעבור כחודשיים הטילו ודגרו על ביציהן. לקראת סוף הקיץ החלו הדינוזאורים בנדידתם חזרה לקווי רוחב יותר נמוכים למשכנם רוב השנה. שיחזור הגיוני זה תואם את הממצאים באזורי הקטבים מהקרטיקון ומוכיח שדינוזאורים לא שכנו שם אורך כל השנה אלא רק בקרו במקומות אלו לעונת רביה ארוכה ומוצלחת. לכן לא התקיימו “דינוזאורים קוטביים” שלכאורה היו תושבי קבע באזורי הקטבים ושרדו חצי שנה של חושך מוחלט.

העלמות הדינוזאורים התרחשה בשנים הבודדות של מיסוך קרינת השמש על ידי הפליטות מפגיעת האסטרואיד והתחדשות הוולקניזם באזור הדקאן, כפי שמעידה הפסקת פעילות ההטמעה של צומח יבשתי ושל יצורים פלנקטוניים ימיים, שפגעה בשרשרות המזון על כדור הארץ. העלמות הדינוזאורים באותו אירוע מעיד על היותם קרי דם, שאחרי שבועות ספורים של חוסר קרינת השמש שכבו חסרי אונים על הקרקע חשופים לכל טורף. קרוביהם קרי הדם כגון התנינים, הצבים והלטאות הצליחו להסתתר בין הצמחים ובתוך המים מהטורפים ולהסתגל לשינוי האקולוגי הזמני בזכות יכולתם להאט את קצב חילוף החומרים בגופם.

*זאב לוי. חוקר (גמלאי) במכון הגאולוגי הישראלי
[email protected]

עוד בנושא באתר הידען:

• • דעה/ פגיעת מטאוריט והכחדת דינוזאורים – כדאי לנו לפעול כדי למנוע מהאדם גורל דומה
  • גם הכחדת המינים הגדולה שפינתה את הדרך להתפתחות הדינוזואורים אולי נגרמה ממטאור
  • הפרכת שישה מיתוסים אודות הדינוזאורים
  • היונקים כמעט נכחדו עם הדינוזאורים