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上から時計回りに:
- 直径数キロメートルの小惑星が地球に衝突する様子を描いたアーティストによる想像図。このような衝突は、数百万個の核兵器が同時に爆発するのと同等のエネルギーを放出することになる。
- アルバータ州ドラムヘラー近郊のバッドランズ。浸食によりK-Pg 境界が露出している。
- オランダ、ゲールヘム近郊のゲールヘマーグローブトンネル内の複雑な白亜紀-古第三紀粘土層（灰色）（指は実際の白亜紀-古第三紀境界のすぐ下にあります）
- ワイオミング州の岩石。中間の粘土岩層には、上層と下層よりも 1,000 倍のイリジウムが含まれています。写真はサンディエゴ自然史博物館で撮影。
- ラジガド砦の城塞。デカン高原の侵食された丘で、K-Pg絶滅事件のもう一つの原因として仮説されている。
白亜紀-古第三紀（K-Pg）絶滅イベント[a]は、K-T絶滅[b]としても知られ、約6600万年前に地球上の植物と動物の種の4分の3が大量絶滅したイベントです[2] [3] 。このイベントにより、すべての非鳥類恐竜が絶滅しました。体重25kg（55ポンド）を超える他のほとんどの四肢動物も絶滅しましたが、ウミガメやワニなどの一部の外温動物は例外でした[4]。これは白亜紀の終わり、そして中生代の終わりを示し、現在の時代である新生代の始まりを告げるものでした。地質学的記録では、K-PgイベントはK-Pg境界、ファトキト境界、またはK-T境界と呼ばれる薄い堆積層によって特徴づけられており、世界中の海洋および陸生岩石で見ることができます。境界粘土には、金属イリジウムが異常に多く含まれており、[5] [6] [7]、これは地球の地殻よりも小惑星でよく見られます。[8]
ルイス・アルバレスと息子のウォルター率いる科学者チームによって1980年に最初に提唱されたように[9] 、K-Pg絶滅は6600万年前の幅10～15kmの巨大な小惑星の衝突によって引き起こされたと現在では一般的に考えられています[10] [11]。この小惑星はチクシュルーブ・クレーターを形成し、主に長引く衝突の冬によって植物やプランクトンの光合成が停止し、地球環境を破壊しました[12] [13]。アルバレス仮説としても知られる衝突仮説は、1990年代初頭にメキシコ湾のユカタン半島で180kmのチクシュルーブ・クレーターが発見されたことで強化され、[14] K-Pg境界の粘土が小惑星衝突の残骸であったという決定的な証拠が得られました。[8]絶滅が同時に起こったという事実は、それらが小惑星によって引き起こされたという強力な証拠を提供します。[8] 2016年にチクシュルーブ山のピークリングを掘削するプロジェクトでは、ピークリングは地球の深部から数分以内に噴出した花崗岩でできているが、この地域で通常見られる硫酸塩を含む海底岩である石膏はほとんど含まれていないことが確認されました。石膏は蒸発してエアロゾルとして大気中に拡散し、気候と食物連鎖に長期的な影響を及ぼしたと考えられます。 2019年10月、研究者らは、この出来事によって海洋が急速に酸性化し、気候に長期的な影響を及ぼしたと主張し、大量絶滅のメカニズムを詳しく説明しました。[15] [16]
絶滅の他の原因または寄与要因としては、デカン高原やその他の火山の噴火、[17] [18] 気候変動、海面変動などが考えられます。しかし、2020年1月、科学者らは絶滅イベントの気候モデルでは火山活動ではなく小惑星の衝突が原因であると報告しました。 [ 19] [20] [21]
K-Pg絶滅では広範囲の陸生種が絶滅したが、最もよく知られているのは非鳥類恐竜で、その他多くの哺乳類、鳥類、[22]トカゲ、[23] 昆虫、[24] [25]植物、そして全ての翼竜[26]も絶滅した。海洋では、K-Pg絶滅によりプレシオサウルスやモササウルスが死滅し、硬骨魚類[27] 、 サメ、軟体動物（特に絶滅したアンモナイト）、そして多くのプランクトン種が壊滅した。地球上の全種の75％以上が消えたと推定されている。[28]しかし、この絶滅は進化の機会も提供した。絶滅をきっかけに、多くのグループが顕著な適応放散、つまり混乱して空になった生態学的ニッチ内での新しい形態や種への突然かつ豊富な分岐を経験した。特に哺乳類は古第三紀に多様化し、[29]ウマ、クジラ、コウモリ、霊長類などの新しい形態に進化しました。生き残った恐竜のグループは鳥類で、いくつかの種の地上性および水鳥が現代のすべての鳥類に拡散しました。[30]他のグループでは、硬骨魚類[31]とおそらくトカゲ[23]も拡散しました。
絶滅パターン
K-Pg絶滅は深刻で、地球規模で、急速かつ選択的であり、膨大な数の種を絶滅させた。海洋化石に基づくと、全種の75％以上が絶滅したと推定されている。[28]
この出来事は、すべての大陸に同時に影響を及ぼしたようです。例えば、非鳥類型恐竜は、北米、ヨーロッパ、アジア、アフリカ、南米、南極のマーストリヒチアン層から知られていますが、新生代には世界中どこにも知られていません。[32]同様に、花粉化石は、ニューメキシコ、アラスカ、中国、ニュージーランドのような遠く離れた地域の植物群落の壊滅を示しています。[26]しかし、高緯度地域は低緯度地域よりも影響が小さかったようです。[33]
この出来事の深刻さにもかかわらず、異なる系統群間および系統群内での絶滅率には大きなばらつきがあった。大気中の粒子が太陽光を遮り、地表に届く太陽エネルギーが減少するにつれ、光合成に依存する種は衰退または絶滅した。この植物の絶滅は、優勢な植物群の大きな再編を引き起こした。 [34]雑食動物、昆虫食動物、死肉食動物は、おそらく食料源の入手可能性が向上したため、絶滅イベントを生き延びた。厳密に草食性の哺乳類も厳密に肉食性の哺乳類も生き延びたようには見えない。むしろ、生き残った哺乳類と鳥類は昆虫、ミミズ、カタツムリを食べ、それらはデトリタス（死んだ植物や動物の物質）を食べた。 [35] [36] [37]
河川 群集や湖沼の生態系では、ワニ形類やチャンプソサウルスなどの大型種を含め、絶滅した動物グループはほとんどなかった。これは、このような群集が生きた植物からの食物に直接依存するのではなく、陸から流れ込む堆積物に大きく依存し、絶滅を免れたためである。[38] [39]現代のワニは腐肉食動物として生活し、何ヶ月も食物なしで生きることができ、その子供は小さく、成長が遅く、最初の数年間は主に無脊椎動物と死んだ生物を食べる。これらの特徴は、白亜紀末のワニの生存と関連している。海洋でも同様の、しかしより複雑なパターンが見つかっている。水柱に生息する動物の絶滅は、海底に生息する動物よりも深刻であった。水柱の動物は、生きている植物プランクトンからの一次生産にほぼ完全に依存しているが、海底の動物は常に、または時々堆積物を食べている。[35]円石藻類や軟体動物（アンモナイト、ナマズ類、淡水巻貝、ムール貝など）、そしてこれらの貝類を含む食物連鎖に属する生物は絶滅するか、大きな損失を被った。例えば、境界で絶滅した巨大な海生爬虫類のグループであるモササウルス類の主な食物はアンモナイトであったと考えられている。 [40]
K-Pg絶滅は地球上の生命の進化に大きな影響を与えた。優勢な白亜紀のグループが消滅したことで他の生物がその地位を占めるようになり、古第三紀には種の多様化が著しく進んだ。 [29] K-Pg絶滅の後、空いた生態学的地位が豊富にあったにもかかわらず、生物多様性の回復にはかなりの時間を要した。[35]サラマンカ層の証拠は、生物の回復が北半球よりも南半球で速かったことを示唆している。[41]
絶滅中に大量の生命が失われたと推定され、境界をまたいで世界中に多くの地層があるにもかかわらず、K-Pg境界で発生した大量死の直接的な証拠を含む化石遺跡はわずかしかない。これには、米国ノースダコタ州のヘルクリーク層のタニス遺跡が含まれる。この遺跡には、衝突によって引き起こされたと思われる壊滅的な洪水イベントで埋もれたと思われる、保存状態の良い化石が多数含まれている。[42]もう一つの重要な遺跡は、米国ニュージャージー州のホーナーズタウン層で、K-Pg境界に主化石層（MFL）として知られる顕著な層があり、おそらく衝突による壊滅的な洪水によって引き起こされたと思われる、関節を失った脊椎動物の化石の死骸が含まれている。[43]
微生物叢
K-Pg境界は、白亜紀の名前の由来となったカルシウム鉱床を形成した様々な石灰質ナノプランクトンの化石記録の中で最も劇的なターンオーバーの1つを表しています。このグループのターンオーバーは種レベルで明確にマークされています。 [44] [45]この時期の海洋損失の統計分析は、多様性の減少は種の減少よりも絶滅の急増によって引き起こされたことを示唆しています。[46]石灰質ナノプランクトンの多様性パターンには大きな空間的違いがありました。南半球では絶滅はそれほど深刻ではなく、回復は北半球よりもはるかに速く起こりました。[47]絶滅の後、生き残ったコミュニティが数十万年にわたって優勢でした。北太平洋は多様性のホットスポットとして機能し、その後ナノプランクトンコミュニティが世界中の生き残り動物相に取って代わり、そこから放射状に広がりました。[48]
渦鞭毛藻類のK-Pg境界記録は、微生物シストのみが化石記録を提供し、すべての渦鞭毛藻類種がシスト形成段階にあるわけではないため、あまりよく理解されていない。このため、多様性が過小評価されている可能性が高い。 [35]最近の研究では、境界層を通過する渦鞭毛藻類に大きな変化はなかったことが示されている。 [49]境界では、Thoracosphaera operculataとBraarudosphaera bigelowiiの分類群が大量発生した。 [50]
放散虫は少なくともオルドビス紀から地質学的記録を残しており、その鉱物化石骨格はK-Pg境界を越えて追跡できる。これらの生物の大量絶滅の証拠はなく、暁新世初期の気温低下の結果として、南半球の高緯度でこれらの種が高生産性を示したことが裏付けられている。[35]珪藻類の約46%が白亜紀から暁新世後期への移行を生き延びたが、これは種の大きな入れ替わりではあるが壊滅的な絶滅ではなかった。[35] [51]
K-Pg境界を越えたプランクトン性有 孔虫の発生は、1930年代から研究されてきました。[52] K-Pg境界での衝突の可能性によって促進された研究の結果、境界でのプランクトン性有孔虫の絶滅を詳述した多数の出版物が発表されました。[35] K-Pg境界でこれらの種が大量に絶滅したことを示す証拠があると考えるグループと、[53] [54]境界を越えた段階的な絶滅を裏付ける証拠があると考えるグループの間で議論が続いています。[55] [56] [57]地域の状況がプランクトン性有孔虫の多様性の変化に大きく影響したという強力な証拠があります。[58]低緯度および中緯度のプランクトン性有孔虫のコミュニティは高い絶滅率を経験しましたが、高緯度の動物相は比較的影響を受けませんでした。[59]
この事件で多数の底生有孔虫種が絶滅したが、これはおそらく、栄養源を有機物に依存しているのに対し、海洋のバイオマスが減少したためと考えられる。海洋微生物相が回復するにつれ、底生有孔虫の種分化の増加は、食料源の増加に起因するものと考えられている。[35]しかし、テキサス州など一部の地域では、底生有孔虫は大きな絶滅の兆候を示していない。[60]暁新世初期の植物プランクトンの回復は、主にデトリタスを食べる大規模な底生有孔虫群集を支える食料源となった。底生生物の個体群の最終的な回復は、暁新世初期まで数十万年続くいくつかの段階を経て起こった。[61] [62]
海洋無脊椎動物
K-Pg境界を越えた海洋無脊椎動物の絶滅率については、化石記録に大きなばらつきがある。見かけの絶滅率は絶滅ではなく、化石記録の不足によって影響を受けている。 [35]
上部マーストリヒチアンに広く生息していた小型甲殻類の一種であるオストラコダは、さまざまな場所に化石堆積物を残しました。これらの化石を調査すると、新生代のどの時期よりも暁新世のオストラコダの多様性が低かったことがわかります。現在の研究では、絶滅が境界期間の前か、境界期間中かは確認できません。[63] [64]性淘汰が激しいオストラコダは絶滅に対して脆弱であり、[65]大量絶滅後、オストラコダの性的二形性は著しく稀でした。[66]
十脚類の絶滅パターンは非常に多様で、特定の要因に明確に帰することはできない。西部内海に生息していた十脚類は特に大きな打撃を受けたが、世界の海洋の他の地域は暁新世まで生き残る可能性を高めた避難場所だった。[67]後新世のカニ類では、コスタコプルマ属が注目すべき生存者であった。[68]
後期白亜紀のイシサンゴ属の約 60% は、 K-Pg 境界を越えて暁新世に入ることができなかった。サンゴの絶滅をさらに分析すると、暖かく浅い熱帯海域に生息する群体性の種の約 98% が絶滅したことがわかる。一般的にサンゴ礁を形成せず、海洋のより冷たく深い領域(光層より下) に生息する孤立性サンゴは、K-Pg 境界による影響が小さい。群体性のサンゴ種は光合成藻類との共生に依存しているが、K-Pg 境界周辺の出来事により共生関係が崩壊した[69] [70]。しかし、K-Pg 絶滅とその後の暁新世の回復を裏付けるサンゴ化石のデータの使用は、K-Pg 境界を通じてサンゴ生態系に生じた変化と比較検討されなければならない。[35]
海洋無脊椎動物の小さな門である腕足動物のほとんどの種は、K-Pg絶滅イベントを生き延び、暁新世初期に多様化した。[35]
二枚貝の属の数は、K-Pg境界以降、大幅に減少した。造礁性二枚貝であるルディストや、現代のホタテガイの巨大な近縁種であるイノセラムスを含む二枚貝のグループ全体が、K-Pg境界で絶滅した。[71] [72]イノセラムス二枚貝のほとんどの絶滅は、K-Pg境界よりかなり前から始まっていた。[73]大惨事の余波の中で、堆積物を食べる二枚貝が最も一般的だった。[74]北米の証拠によると、二枚貝の絶滅の可否には、個体数に関係する要因はなかった。[75]危機からの回復が進むにつれ、ベネロイド二枚貝はより深い穴を掘る生息地を発達させた。[76]
オウムガイ類（現代のオウムガイ目に代表される）とコレオイド類（すでに現代のタコ類、イカ類、コウイカ類に分岐していた）を除く、軟体動物頭足動物綱の他のすべての種はK-Pg境界で絶滅した。これらには、生態学的に重要なベレムナイト類や、非常に多様で数が多く、広く分布する殻のある頭足動物のグループであるアンモナイト類が含まれる。[ 77] [78]ベレムナイトの絶滅により、生き残った頭足動物の系統群がそれぞれの地位を満たすことができた。[79]アンモナイトの属はK-Pg境界またはその付近で絶滅した。境界前には、後期白亜紀の海洋退化に関連してアンモナイトの属の小規模で緩やかな絶滅があり、極後期白亜紀を通じてアンモナイトの多様性が少しずつ減少した。[73]研究者らは、少数の大型の卵に依存する生き残ったオウムガイ類の生殖戦略が、絶滅イベントを通じてアンモナイト類より生き残る上で役割を果たしたと指摘している。アンモナイト類はプランクトン生殖戦略（多数の卵とプランクトン幼生）を利用していたが、これはK-Pg絶滅イベントによって壊滅していたであろう。追加の研究により、アンモナイト類が地球上の生物相から排除された後、オウムガイ類はこれまでアンモナイト類でしか知られていなかった殻の形状と複雑さへと進化し始めたことがわかった。[77] [78]
棘皮動物の属の約35%がK-Pg境界で絶滅したが、白亜紀後期に低緯度の浅瀬の環境で繁栄した分類群の絶滅率が最も高かった。中緯度の深海に生息する棘皮動物はK-Pg境界での影響がはるかに少なかった。絶滅のパターンは生息地の喪失、具体的には絶滅イベントによって当時存在していた浅瀬のサンゴ礁である炭酸塩プラットフォームが水没したことを示している。 [80]アテロストマタンはリリパット効果の影響を受けた。[81]
陸生無脊椎動物
北米の14か所の顕花植物の化石化した葉への昆虫による被害は、K-Pg境界を越えた昆虫の多様性の代理として使用され、絶滅率を決定するために分析された。研究者らは、絶滅イベント前の白亜紀のサイトには、植物と昆虫の摂食の多様性が豊かであったことを発見した。暁新世初期には、植物は比較的多様で、絶滅イベントから170万年経った後でも昆虫による捕食はほとんどなかった。[82] [83]セミの幼虫または甲虫の幼虫によって生成された生痕分類群 Naktodemasis bowniのサイズをK-Pg遷移の過程で研究したところ、絶滅イベントのおかげで陸生無脊椎動物にリリパット効果が生じたことが示されている。 [84]
この絶滅は古第三紀の昆虫群に大きな変化をもたらした。白亜紀には多くのアリのグループが存在したが、始新世にはアリが優勢となり、多様性が増し、コロニーも大きくなった。蝶も多様化したが、これはおそらく絶滅によって一掃された葉を食べる昆虫の代わりとなったためだろう。高度な塚を作るシロアリ、Termitidaeも重要性を増したようだ。[85]
魚
K-Pg境界を越えた場所には顎魚の化石記録があり、これらの海洋脊椎動物の絶滅パターンの良い証拠となっている。深海領域は一見影響を受けなかったが、開けた海洋の頂点捕食者と大陸棚の硬骨魚類 の底生捕食者の間で同数の損失があった。軟骨魚類では、この出来事の後、新鰭綱（現代のサメ、ガンギエイ、エイ）の41科のうち約7科が姿を消し、エイ目（ガンギエイとエイ）は識別可能な種をほぼすべて失ったが、硬骨魚類（硬骨魚類）の科の90％以上が生き残った。 [86] [87]
マーストリヒチアン時代には、28の サメ科と13のバトイド科が繁栄し、そのうち25科と9科がK-T境界イベントを生き延びた。全新鰭綱のうち47属がK-T境界を越え、そのうち85%がサメである。バトイド科は15%で、比較的低い生存率を示している。[86] [88]軟骨魚類の中では、高緯度に生息し、遠洋生活を送っていた種は生き残る可能性が高かったが、表層底生生活と硬骨食は絶滅イベント中に絶滅する可能性と強く関連していた。[89]
南極付近のセイモア島のK-Pg境界層のすぐ上にある化石遺跡には、K-Pg絶滅イベントによって引き起こされたと思われる硬骨魚類の大量絶滅の証拠がある。 [90] [91]魚類の海洋および淡水環境は、絶滅イベントの環境的影響を緩和した。[92]その結果、新生代初期に棘形類の多様性が減少したパターソン・ギャップが生じたが、[93]棘形類は絶滅後に急速に多様化した。[94]硬骨魚類は大量絶滅後に爆発的に多様化し、絶滅によって空いたニッチを埋めた。暁新世と始新世に出現したグループには、カジキ、マグロ、ウナギ、カレイなどがある。[31]
両生類
K-Pg境界で両生類が絶滅したという証拠は限られている。モンタナ州で行われたK-Pg境界の化石脊椎動物の研究では、両生類の種は絶滅していないという結論が出ている。[95]しかし、この研究には含まれていないが、暁新世では知られていないマーストリヒチアン両生類の種がいくつかある。これらには、カエルのTheatonius lancensis [96]やアルバネルペトン科の Albanerpeton galaktion [97]が含まれる。したがって、一部の両生類は境界で絶滅したと思われる。両生類の絶滅レベルが比較的低いのは、淡水動物の絶滅率が低いことを反映していると思われる。[38]大量絶滅の後、カエルは大幅に分散し、現代の無尾類の多様性の88%は、大変動後に進化した3つのカエルの系統にまで遡ることができる。[98]
爬虫類
コーラス
チョリストデレ（位置が不明な半水生双弓類のグループ）はK-Pg境界を越えて生き残り[ 35]、その後中新世に絶滅した。[99]ガビアルに似たチョリストデレ属のチャンプソサウルスの口蓋歯は、K-Pgイベントを通じて様々な種の間で食性の変化があったことを示唆している。[100]
カメ
白亜紀のカメの種の80％以上がK-Pg境界を通過しました。白亜紀末に存在していた6つのカメ科はすべて古第三紀まで生き残り、現生種として代表されています。[101]ヘルクリーク層のカメの生存率の分析では、少なくとも75％のカメの種が生き残ったことが示されている。[102]絶滅イベントの後、北アメリカのダニアンではカメの多様性が絶滅前のレベルを超えましたが、南アメリカでは減少したままでした。[103]ヨーロッパのカメも同様に大量絶滅後に急速に回復しました。[104]
鱗竜類
中生代初期には世界中に分布し、多様な鱗竜類のグループであった口竜類は、白亜紀中期までに減少し始めたが、南アメリカ南部の後期白亜紀には繁栄を保っていた。[105]現在、口竜類はニュージーランドで発見されたムカシトカゲ（Sphenodon punctatus）の1種によって代表されている。 [ 106]ニュージーランド以外では、パタゴニアの最も初期の暁新世（ダニアン）から知られているKawasphenodon peligrensisという口竜類がK-Pg境界を越えたことが知られている。[107]
トカゲとヘビを含む有鱗目は、ジュラ紀に初めて多様化し、白亜紀を通じて多様化を続けた。[108]現在、有鱗目は爬虫類の中で最も繁栄し、多様性に富んだグループであり、現存する種は10,000種を超える。白亜紀末に絶滅した陸生トカゲの主要グループは、主に北半球で知られる主に草食性のトカゲの多様なグループである多牙歯類だけであった。 [109]大型の捕食性海生爬虫類の多様なグループであるモササウルス類も絶滅した。化石の証拠によると、有鱗目は一般にK-Pgイベントで非常に大きな損失を被り、その1000万年後にようやく回復した。白亜紀のトカゲやヘビの絶滅は、イグアナ、オオトカゲ、ボアなどの現代のグループの進化につながった可能性があります。[23]クラウングループのヘビの多様化は、K-Pg絶滅イベント後の生物の回復に関連しています。[110]パンゲッコータンは絶滅イベントをうまく乗り切り、複数の系統が生き残った可能性があります。[111]
海生爬虫類
∆44/42Ca values indicate that prior to the mass extinction, marine reptiles at the top of food webs were feeding on only one source of calcium, suggesting their populations exhibited heightened vulnerability to extinctions at the terminus of the Cretaceous.[112] Along with the aforementioned mosasaurs, plesiosaurs, represented by the families Elasmosauridae and Polycotylidae, became extinct during the event.[113][114][115][116] The ichthyosaurs had disappeared from fossil record tens of millions of years prior to the K-Pg extinction event.[117]
Crocodyliforms
Ten families of crocodilians or their close relatives are represented in the Maastrichtian fossil records, of which five died out prior to the K–Pg boundary.[118] Five families have both Maastrichtian and Paleocene fossil representatives. All of the surviving families of crocodyliforms inhabited freshwater and terrestrial environments—except for the Dyrosauridae, which lived in freshwater and marine locations. Approximately 50% of crocodyliform representatives survived across the K–Pg boundary, the only apparent trend being that no large crocodiles survived.[35] Crocodyliform survivability across the boundary may have resulted from their aquatic niche and ability to burrow, which reduced susceptibility to negative environmental effects at the boundary.[92] Jouve and colleagues suggested in 2008 that juvenile marine crocodyliforms lived in freshwater environments as do modern marine crocodile juveniles, which would have helped them survive where other marine reptiles became extinct; freshwater environments were not so strongly affected by the K–Pg extinction event as marine environments were.[119] Among the terrestrial clade Notosuchia, only the family Sebecidae survived; the exact reasons for this pattern are not known.[120] Sebecids were large terrestrial predators, are known from the Eocene of Europe, and would survive in South America into the Miocene.[121] Tethysuchians radiated explosively after the extinction event.[122]
Pterosaurs
マーストリヒチアンには、アズダルキダエ科とニクトサウルス科という2つの翼竜科が存在していたことは確かだが、K-Pg境界で絶滅した可能性が高い。マーストリヒチアンには、オルニトケイリド科、プテラノドン科、おそらくタペジャリド科、おそらくタラソドロマ科、類縁関係が不明の基底歯付き分類群など、他の翼竜の系統も存在していた可能性があるが、それらは断片的な化石によって表されており、特定のグループに割り当てることは難しい。[123] [124]この間に、現代の鳥類は多様化していた。従来、翼竜は直接的な競争により、古代の鳥類や翼竜のグループに取って代わったか、単に空いたニッチを埋めたと考えられてきたが、[92] [125] [126]、翼竜と鳥類の多様性の間には競争仮説を裏付ける相関関係はなく、[127]小型翼竜は白亜紀後期に存在していた。[128]少なくとも、K-Pgイベント以前には鳥類が占めていたニッチの一部は翼竜によって奪還されていた。[129]
非鳥類恐竜
科学者たちは、K-Pg境界ですべての非鳥類恐竜が絶滅したことに同意している。恐竜の化石記録は、白亜紀の最後の数百万年間に多様性の減少と多様性の減少が見られなかったことの両方を示していると解釈されており、恐竜の化石記録の質が研究者がそれらの選択肢を区別できるほど十分ではなかったのかもしれない。[130]後期マーストリヒチアンの非鳥類恐竜が穴を掘ったり、泳いだり、潜ったりできたという証拠はなく、これは、K-Pg境界で発生した環境ストレスの最悪の部分から身を守ることができなかったことを示唆している。小型恐竜（鳥類以外）が生き残った可能性はあるが、草食恐竜は植物質が乏しく、肉食恐竜はすぐに獲物が不足していることに気付いたため、彼らは食料を奪われただろう。[92]
恐竜の内温性についての共通認識が高まっていることは（恐竜の生理学を参照）、近縁種であるワニ類と対比して恐竜が完全に絶滅した理由を理解するのに役立つ。外温性（「冷血」）のワニは食料の必要性が非常に限られている（食べなくても数か月は生きられる）のに対し、同サイズの内温性（「温血」）の動物は、より速い代謝を維持するためにはるかに多くの食料を必要とする。したがって、前述の食物連鎖の混乱の状況下では、非鳥類恐竜は絶滅したが、[34]一部のワニは生き残った。この文脈では、一部の鳥類や哺乳類などの他の内温性動物が生き残ったのは、他の理由の中でも、絶滅期に体が小さかったことに関連した食料の必要性が少なかったためである可能性がある。[131]多くの恐竜が寒冷環境に適応していたことを考えると、長期にわたる寒さが非鳥類恐竜の絶滅の原因であった可能性は低い。[132]
絶滅が徐々に起こったのか、それとも突然起こったのかは議論されてきたが、どちらの見解も化石記録によって裏付けられている。北米西部、特にモンタナ州のマーストリヒチアン後期のヘルクリーク層では、K-Pg境界からの非常に有益な恐竜を含む岩石の層が見つかっている。[133]約7500万年前のより古いジュディスリバー層（モンタナ州）とダイナソーパーク層（アルバータ州）との比較により、白亜紀の最後の1000万年間の恐竜の個体群の変化に関する情報が得られる。これらの化石層は地理的に限定されており、1つの大陸の一部のみを覆っている。[130]中期-後期カンパニアン層は、他のどの岩石グループよりも恐竜の多様性を示している。後期マーストリヒチアンの岩石には、ティラノサウルス、アンキロサウルス、パキケファロサウルス、トリケラトプス、トロサウルスなど、いくつかの主要な系統群の最大のメンバーが含まれており、絶滅直前には食物が豊富であったことを示しています。[134] 2010年にヨーロッパのカタロニアピレネー山脈で29の化石遺跡を調査した研究では、小惑星の衝突までその地域に生息していた恐竜の多様性が高く、100種以上が生息していたという見解が裏付けられています。[135]より最近の研究では、この数字は化石形成の偏りと大陸の化石記録の希薄さによって不明瞭になっていることが示されている。この研究の結果は、推定された実際の地球規模の生物多様性に基づいており、白亜紀末には628〜1,078種の非鳥類恐竜が生息していたが、白亜紀-古第三紀絶滅イベント後に突然絶滅したことが示された。[136]一方、カナダのアルバータ州レッドディア川沿いの化石を含む岩石に基づく解釈は、非鳥類恐竜の段階的な絶滅を支持している。そこの白亜紀の最後の1000万年間で、恐竜の種の数は約45種から約12種に減少したと思われる。他の科学者も研究後に同様の評価を下している。[137]
研究者の中には、暁新世の非鳥類恐竜の存在を支持する者もいる。この存在の証拠は、ヘルクリーク層のK-Pg境界より1.3メートル（4.3フィート）上、4万年後の恐竜の化石の発見に基づいている。[138]コロラド州サンファン川のオジョアラモ砂岩で発見されたハドロサウルスの化石化した 大腿骨の近くで採取された花粉サンプルは、この動物が新生代、およそ1000万年前から生息していたことを示している。6450万年前（K-Pg絶滅イベントから約100万年後）に存在していたと確認できれば、これらのハドロサウルス科は絶滅した歩行中の系統群とみなされるだろう。[139]科学的コンセンサスでは、これらの化石は元々の場所から浸食され、その後ずっと後の堆積物に再び埋もれた（再加工化石としても知られる）と考えられている。[140]
鳥類
古生物学者の多くは、鳥類を唯一生き残った恐竜とみなしている（鳥類の起源を参照）。当時繁栄していたエナンティオルニス類やヘスペロルニス類などのグループを含め、非鳥類獣脚類はすべて絶滅したと考えられている。[141]鳥類の化石のいくつかの分析は、K-Pg境界以前に種の分岐を示しており、アヒル、ニワトリ、走鳥類の近縁種が非鳥類恐竜と共存していたことを示している。[142]さまざまな種を代表する鳥類の化石の大規模なコレクションは、K-Pg境界から30万年以内の古代鳥類の存続の決定的な証拠を提供している。古第三紀にこれらの鳥類が存在しなかったことは、そこで古代鳥類の大量絶滅が起こったことの証拠である。[22]
最も繁栄し支配的だった鳥類のグループであるエナンティオルニス類は絶滅した。白亜紀の地上および水生鳥類の種のうち、ごく一部だけが衝突を生き延び、今日の鳥類を生み出した。[22] [143] K-Pg境界を生き延びたことが確実に知られている唯一の鳥類グループは、鳥類である。[22]鳥類は、潜水、水泳、または水や湿地帯に避難する能力の結果として、絶滅を生き延びることができた可能性がある。多くの鳥類の種は巣穴を掘ったり、木の穴やシロアリの巣に巣を作ったりすることができ、これらはすべてK-Pg境界での環境の影響から身を守る避難所となった。境界を越えて長期にわたって生存できたのは、非鳥類型恐竜の絶滅によって空になった生態学的ニッチが埋められた結果である。[92]分子配列と化石の年代測定に基づくと、多くの鳥類（特に新鳥類グループ）はK-Pg境界後に拡散したと思われる。 [30] [144] K-Pg絶滅後の開かれたニッチ空間と捕食者の相対的な少なさは、様々な鳥類グループの適応放散を可能にした。例えば、走鳥類は古第三紀初期に急速に多様化し、少なくとも3〜6回は飛べない能力を収束的に発達させたと考えられており、かつては非鳥類恐竜が占めていた大型草食動物のニッチ空間を埋めることが多かった。[30] [145] [146]
哺乳類
哺乳類の種は、K-Pg境界の約3000万年前に多様化し始めた。哺乳類の多様化は境界を越えて停滞した。[147]後期白亜紀の主要な哺乳類の系統はすべて、単孔類（卵生哺乳類）、多丘動物、後獣類（現代の有袋類を含む）、真獣類（現代の有胎盤類を含む）、メリディオレスティダン類、[148]およびゴンドワナ類[149]を含めて、損失は受けたものの、K-Pg絶滅イベントを生き延びた。特に、後獣類は北米から大部分姿を消し、アジアのデルタテロイダン類は絶滅した（グルバノデルタにつながる系統は除く）。[150]北米のヘルクリーク床では、多丘動物として知られる10種のうち少なくとも半数と、後獣類11種すべてが境界より上では発見されていない。[130]ヨーロッパと北アメリカの多丘動物は比較的無傷で生き残り、暁新世に急速に回復したが、アジアの形態は壊滅し、二度と哺乳類動物相の重要な構成要素を代表することはなかった。[151]最近の研究によると、K-Pgイベントで最も大きな損失を受けたのは後獣類で、多丘動物がそれに続き、真獣類が最も早く回復した。[152] K-Pg境界の哺乳類種は一般的に小さく、ネズミと同程度の大きさだった。この小ささは、保護された環境で避難所を見つけるのに役立っただろう。初期の単孔類、有袋類、有胎盤類の一部は半水生または穴掘り性であったと仮定されており、今日そのような習性を持つ哺乳類の系統が複数存在する。穴掘り性または半水生の哺乳類は、K-Pg境界の環境ストレスからさらに保護されていただろう。[92]
K-Pg絶滅の後、哺乳類は恐竜が空けたニッチを埋めるように進化した。[153] [154]いくつかの研究では、恐竜の絶滅によって生態学的ニッチが利用可能になったにもかかわらず、哺乳類はK-Pg境界を越えて爆発的に多様化しなかったことが示されている。[155]コウモリ目や鯨蹄目（今日ではクジラやイルカ、偶蹄類を含む多様なグループ）など、いくつかの哺乳類の目はK-Pg境界直後に多様化したと解釈されているが、 [155]最近の研究では、有袋類の目だけがK-Pg境界直後に多様化したと結論付けている。[147]しかし、絶滅イベント後の真獣類の形態的多様化率は、絶滅前の3倍であった。[156]また、哺乳類の属の中で、K-Pg境界以降、新しい種が約9.1％大きくなったことも重要です。[157]約70万年後、一部の哺乳類は50キロ（110ポンド）に達し、絶滅を生き延びた種の100倍の体重増加となりました。[158]胎盤を持つ哺乳類の生存者の体の大きさは、進化的に最初に増加し、絶滅後のニッチを埋めることができ、その後、始新世に脳のサイズが増加したと考えられています。[159] [160]
陸生植物
植物の化石は、K-Pg境界を越えた植物種の減少を物語っている。K-Pg境界では、植物群集が地球規模で混乱しているという圧倒的な証拠がある。[161] [34]絶滅は、化石花粉と化石葉の両方の研究で確認されている。[26]北米では、境界以前にも大幅な植物群集の変化があったにもかかわらず、データはK-Pg境界セクションで植物の大規模な荒廃と大量絶滅を示唆している。[162]北米では、約57%の植物種が絶滅した。ニュージーランドや南極などの南半球の高緯度地域では、植物の大量死によって種の大幅な入れ替わりは起こらなかったが、植物群の相対的な豊富さに劇的で短期的な変化が生じた。[82] [163]ヨーロッパの植物相も、おそらくチクシュルーブ衝突の場所から遠いため、影響が少なかった。[164]アラスカ北部とロシアのアナディリ・コリャーク地域では、植物相への影響は最小限でした。[165] [166]大規模な植物絶滅のもう一つの証拠は、被子植物の亜ウイルス病原体（ウイロイド）の分岐率が急激に減少したことであり、これは顕花植物の数が大幅に減少したことを示しています。[167]しかし、系統学的証拠は被子植物の大量絶滅を示していません。[168]
K-Pg境界の植物が大量に破壊されたため、光合成を必要とせず、腐敗した植物から栄養分を得る菌類などの腐生生物が増殖した。菌類の優勢は、大気が澄み、十分な有機物が存在していた数年間だけ続いた。大気が澄み渡ると、光合成生物が戻って来た。最初はシダやその他の地上植物だった。[169]
いくつかの地域では、暁新世の植物の回復はシダ類の再定着から始まり、地質学的記録ではシダの突起として表されている。 1980年のセントヘレンズ山の噴火後にも、この同じシダの再定着のパターンが観察された。[170] 噴火後、数世紀にわたって2種のシダ類のみがその景観を支配していたようである。[171] K-Pg境界より下の堆積物では、支配的な植物残骸は被子植物の花粉粒であるが、境界層には花粉がほとんど含まれず、シダの胞子が優勢である。[172]境界層より上では、より通常の花粉レベルが徐々に回復する。これは、回復がシダ類によって主導され、後により大きな被子植物に置き換えられた、現代の火山噴火によって荒廃した地域を彷彿とさせる。 [ 173]北アメリカの陸生生物群集において、絶滅イベントは、豊富で比較的豊富な後期マーストリヒチアンの花粉記録と境界以降のシダ植物の穂との間の顕著な矛盾によって最もよく表されています。[161]
倍数性は、顕花植物が絶滅を生き延びる能力を高めたように思われるが、これはおそらく、そのような植物が持つゲノムの追加コピーが、衝突後の急速に変化する環境条件に容易に適応することを可能にしたためである。[174]
この出来事は絶滅の影響を超えて、アマゾニアのような新熱帯 雨林 バイオームの発生など、植物相のより一般的な変化も引き起こし、約600万年の間に地元の森林の種の構成と構造が入れ替わり、植物の多様性が以前のレベルに回復しました。[175] [176]
菌類
K-Pg境界で多くの菌類が絶滅したように見えるが、一部の菌類種は絶滅イベント後の数年間に繁栄したという証拠もある。その時期の微化石は、衝突後の回復期にシダの胞子が豊富に復活するずっと前に、菌類の胞子が大幅に増加したことを示している。イリジウム境界中およびその後の短い期間、モノポリスポライトと菌糸はほぼ独占的な微化石であった。これらの腐生菌は太陽光を必要としないため、大気がほこりや硫黄エアロゾルで詰まっていたと思われる時期に生き延びることができた。[169]
菌類の増殖は、地球史上最大の大量絶滅として知られるペルム紀-三畳紀絶滅事件を含むいくつかの絶滅事件の後に発生しており、最大96%の種が絶滅した。[177]
デート
1991年の化石の葉の研究では、絶滅に関連した凍結は6月初旬とされた。[ 178]その後の研究では、保存状態の良いアキノウナギ科魚類の骨の骨学的証拠と安定同位体記録に基づいて、年代を春に変更した。この研究では、6月の年代に関する「古植物学的同定、化石化推論、地層学的仮定」はすべて反証されていると指摘されている。[179] Depalmaら（2021）は春から夏の範囲を選択したが、[180] Duringら（2024）は、一次データの欠如、分析のための研究室の未確認、正確な複製のための不十分な方法、不規則なデータとエラーバーを伴う問題のある同位体グラフに基づいて、この研究を再評価し批判した。[181] [182]ノースダコタ州タニスで発見された魚の化石骨の研究によると、白亜紀から古第三紀にかけての大量絶滅は北半球の春に起こったことが示唆されている。[183] [184] [185] [186]
間隔
絶滅の急速さは議論の的となっている。研究者の中には、絶滅は突発的な出来事の結果であると考える者もいるが、長期間にわたって起こったと主張する者もいる。正確な期間の長さは、化石記録が非常に不完全なため、ほとんどの絶滅種は、発見された最新の化石よりずっと後に絶滅したと考えられるシニョール・リップス効果のために特定するのが難しい。 [187]科学者たちはまた、K-Pg絶滅の数百万年前から数百万年後までの期間をカバーする化石を含む連続した岩石層をほとんど発見していない。[35]
3か所の地点から採取されたK -Pg粘土の堆積速度と厚さは、おそらく1万年未満の期間にわたる急速な絶滅を示唆している。[188]コロラド州デンバー盆地のある地点では、K-Pg境界層が堆積した後、シダの繁茂は約1,000年続き、最長71,000年であった。同じ場所では、新生代哺乳類の最も早い出現は約185,000年後、最長570,000年後に発生しており、「この出来事の間にデンバー盆地で生物の絶滅と初期の回復が急速に進んだことを示している」。[189]衝突によって引き起こされた炭素循環の混乱を分析すると、その間隔はわずか5,000年に制限されている。[190]アメリカ地球物理学連合の年次総会で発表されたモデルは、チクシュルーブ衝突後の地球規模の暗闇の期間がヘルクリーク層で約2年間続いたであろうことを実証した。[191]
原因
チクシュルーブの衝撃
影響の証拠
1980年、ノーベル賞を受賞した物理学者ルイス・アルバレス、その息子で地質学者のウォルター・アルバレス、化学者のフランク・アサロとヘレン・ミシェルからなる研究チームは、世界中の白亜紀-古第三紀境界の堆積層に、通常の何倍もの濃度のイリジウムが含まれていることを発見しました（当初研究された3つのセクションでは、30、160、20倍）。イリジウムは地球の地殻では非常にまれですが、それは惑星の分化の過程で鉄とともに地球の核に沈んだ親鉄元素だからです。[12]その代わりに、イリジウムは彗星や小惑星でより一般的です。[8]このため、アルバレスのチームは、K-Pg境界の頃に小惑星が地球に衝突したのではないかと考えました。[12]衝突の可能性については以前にも推測されていたが[192]、これが最初の確固たる証拠であり[12]、それ以来、研究によりK-Pg境界に関連してイリジウムレベルの上昇が実証され続けている。[7] [6] [5]この仮説は最初に提案されたときは過激なものとみなされたが、すぐに追加の証拠が浮上した。境界粘土は、衝突によって形成された溶融岩石の液滴から結晶化した微細な球状の岩石で満たされていることが判明した。 [193] [194]衝撃を受けた石英[c]やその他の鉱物もK-Pg境界で確認された。[195] [196]メキシコ湾岸とカリブ海沿いの巨大な津波床の特定はさらなる証拠を提供し、 [197]衝突が近くで発生した可能性があることを示唆した。また、米国南部でK-Pg境界が厚くなり、ニューメキシコ州北部で1メートルの厚さの瓦礫の床が発生したという発見も、[26]巨大な堆積物の重力流によって堆積した微化石、岩石破片、衝突由来の物質からなるK-Pg境界「カクテル」がカリブ海で発見され、衝突の境界を定めるのに役立った。[198]さらなる研究により、ユカタン海岸のチクシュルーブの下に埋もれた巨大なチクシュルーブクレーターがK-Pg境界粘土の源であることが特定された。1990年に特定された[14] 地球物理学者グレン・ペンフィールドによる1978年の研究に基づくと、クレーターは楕円形で、平均直径は約180kmで、アルバレスチームが計算したサイズとほぼ同じである。[199] [200] 2010年3月、41人の科学者からなる国際委員会が20年間の科学文献を再検討し、小惑星仮説、具体的にはチクシュルーブ衝突が絶滅の原因であるとし、大規模な火山活動などの他の理論を否定した。彼らは、幅10～15kmの小惑星がメキシコのユカタン半島のチクシュルーブに衝突したと判定した。[8]衝突イベントのさらなる証拠は、米国ノースダコタ州南西部のタニス遺跡で発見されている。 [ 201]タニスは、北米の4つの州にまたがる岩石群で、上部白亜紀と下部暁新世の多くの重要な化石の発見で知られる、盛んに研究されているヘルクリーク層の一部である。[202]タニスは、巨大チクシュルーブ小惑星の衝突の最初の数分から数時間後の出来事を極めて詳細に記録していると思われる、並外れてユニークな遺跡である。[203] [204]この遺跡の琥珀には、チクシュルーブ衝突イベントのものと一致するマイクロテクタイトが含まれていると報告されている。 [205]一部の研究者は、遺跡での発見の解釈に疑問を呈したり、発見当時はまだ地質学の博士号を取得しておらず、商業活動が疑われていたチームリーダーのロバート・デパルマに懐疑的である。[206]さらに、海洋プランクトンのターンオーバーのパターンから、小惑星の衝突が大量絶滅の原因であるという間接的な証拠が得られる。[207]
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メキシコのチクシュルーブクレーターの位置
衝突説を批判する者の中には、衝突は大量絶滅の約30万年前に起こったため、大量絶滅の原因ではないと主張する者もいる。[208] [209]しかし、2013年の論文で、バークレー地質年代学センターのポール・レンネは、衝突の年代をアルゴン-アルゴン年代測定に基づくと、 6604万3000 ± 1万1000年前と推定される。さらに彼は、この日付から3万2000年以内に大量絶滅が起こったと仮定している。 [210]クレーター周辺の熱水変質構造の年代測定は、このタイムラインと一致している。 [211]
2007年、この衝突体はバプティスティーナ族の小惑星に属すると提唱された。[212]この関連性は、小惑星とその族の観測不足のため、反証されてはいないものの疑われてきた。[213] 2009年には、298バプティスティーナはK-Pg衝突体と化学的特徴を共有していないことが報告された。[214]さらに、2011年に広域赤外線探査衛星（WISE）が同族の小惑星からの反射光を研究した結果、その崩壊時期は80 Maと推定され、66 Maまでに軌道を変えて地球に衝突するには時間が足りないとされた。[215]
衝撃の影響
この衝突により、 TNT火薬100テラトン（4.2 × 10 23 ジュール）と同等のエネルギーが放出されたと推定され、これは広島と長崎への原爆投下のエネルギーの10億倍以上である。[8]チクシュルーブ衝突は世界的な大惨事を引き起こした。いくつかの現象は衝突直後に短時間起こったものだが、生態系を壊滅させた長期的な地球化学的および気候的混乱もあった。[217] [218] [219]
科学的なコンセンサスでは、K-Pg境界での小惑星衝突によって生じた巨大な波により、カリブ海とメキシコ湾の周辺に巨大津波の堆積物と堆積物が残されたとされている。[220]これらの堆積物は、メキシコ北東部のラポパ盆地、[221]ブラジル北東部の炭酸塩台地、[222]大西洋深海堆積物、[223]および衝撃を受けた花崗岩噴出物の真上にあるチクシュルーブ・クレーター自体の約100メートル（330フィート）の、知られている中で最も厚い段階的砂堆積層の形で確認されている。小惑星が比較的浅い海に落下したため、巨大津波の高さは100メートル（330フィート）以上と推定されている。深海であれば高さは4.6キロメートル（2.9マイル）になったであろう。[224]メキシコ湾地域では、K-Pg衝突時に堆積した化石を含む堆積岩が発見されており、その中にはマングローブ型の生態系の残骸を運ぶ津波堆積物が含まれており、衝突後にメキシコ湾の水が何度も前後に揺れ動いたことを示している。これらの浅瀬に残された死んだ魚は腐肉食動物によってかき乱されなかった。[225] [226] [227] [228] [229]
噴出物が大気圏に再突入した際には、短時間（数時間）ではあるが強力な赤外線パルスが発生し、曝露した生物を熱湯で温めた。[92]これについては議論があり、反対派は、おそらく北米に限定された局所的な猛烈な火災は、地球規模の火災嵐には及ばないと主張している。これが「白亜紀-古第三紀火災嵐論争」である。2013年に著名な核の冬のモデル作成者が発表した論文では、地球規模の破片層の煤の量に基づいて、陸上の生物圏全体が燃えた可能性があることが示唆されており、地球規模の煤の雲が太陽を遮り、衝突による冬の影響を生み出したことを示唆している。[217]広範囲にわたる火災が発生していた場合、衝突直後の期間を生き延びた最も脆弱な生物が絶滅していたであろう。[230]実験的分析によれば、衝突によって引き起こされた山火事は、それ自体では植物の絶滅を引き起こすには不十分であり、[231]衝突によって発生した熱放射の多くは、大気と下層大気の噴出物によって吸収されたであろうことが示唆されている。[232]
火災による日射量の減少という仮説上の影響とは別に、衝突によって最大1年間太陽光を遮り、光合成を阻害する塵の雲が発生した。[233] [13] [218]小惑星は、可燃性の炭化水素と硫黄を大量に含む石膏と無水石膏の岩の領域に衝突し、 [234]その多くが蒸発し、硫酸 エアロゾルが成層圏に注入され、地球表面に届く太陽光が50％以上減少した可能性がある。[235]微細なケイ酸塩塵も、山火事による煤と同様に、衝突による厳しい冬に寄与した。 [236] [237 ] [238] [239]この衝突による冬の気候強制力は、 1991年のピナツボ山の噴火の約100倍強力であった。[240]ヘルクリーク層のモデルによれば、地球全体の暗闇の始まりはわずか数週間で最大に達し、おそらく2年以上続いただろう。[191]氷点下の気温はおそらく少なくとも3年間続いた。[219]ブラゾスセクションでは、衝突後数十年間にわたって海面温度が7 °C (13 °F) も低下した。 [13]このようなエアロゾルが消散するには少なくとも10年かかり、植物や植物プランクトン、続いて草食動物とその捕食者が絶滅した原因となる。食物連鎖がデトリタスに基づいていた生物は、生き残るチャンスが十分にあるだろう。[131] [218] 2016年、科学的な掘削プロジェクトにより、チクシュルーブ衝突クレーター周辺のピークリングから深部の岩石コアサンプルが採取された。発見により、ピークリングを構成する岩石が巨大な圧力によって衝撃を受け、通常の状態からわずか数分で現在の形に溶けたことが確認されました。海底の堆積物とは異なり、ピークリングは地中深くに起源を持つ花崗岩でできており、衝撃によって地表に噴出しました。石膏は硫酸塩です。この衝突物は、通常この地域の浅い海底に存在する、硫黄を含む岩石をほぼ完全に除去し、大気中に蒸発させた。衝突物は、幅190キロメートル（120マイル）のピークリングを作り、深部の花崗岩を溶かし、衝撃を与え、噴出させ、巨大な水の動きを作り出し、大量の蒸発した岩石と硫酸塩を大気中に放出し、数年間そこに留まったであろう。この塵と硫酸塩の世界的な拡散は、気候に壊滅的な影響を与え、大幅な気温低下をもたらし、食物連鎖を壊滅させたであろう。[241] [242]
衝突の結果として大量の硫黄エアロゾルが大気中に放出され、酸性雨も発生したと考えられる。[243] [235]その結果、海洋は酸性化した。[15] [16]この海洋のpH値の低下により、炭酸カルシウムの殻を形成する多くの生物が死滅した。[235]衝突中に大気が加熱されたことで、窒素酸化物が生成され、それが水蒸気と反応して硝酸雨が発生した可能性もある。[244] [243]
衝突の冬の後、炭酸塩が二酸化炭素に蒸発したことにより地球は温暖化の時期に入った。二酸化炭素は大気中に長く留まるため、短寿命の冷却ガスが消散した後に大幅な温暖化が起こることは確実だった。[245]一酸化炭素濃度も上昇し、その結果として対流圏のオゾンとメタン濃度が増加したため、特に壊滅的な地球温暖化を引き起こした。[246]衝突によって大気中に水蒸気が注入されたことも、大きな気候の乱れをもたらした。[247]
白亜紀末期の出来事は、衝突と関連していることが明確に知られている唯一の大量絶滅であり、マニクアガン貯水池衝突のような他の大規模な地球外衝突は、目立った絶滅イベントと一致していない。[248]
多重衝突イベント
その他のクレーター状の地形的特徴も、白亜紀から古第三紀の絶滅に関連して形成された衝突クレーターとして提案されている。これは、シューメーカー・レヴィ9号が木星に衝突したのと同様に、破片化した小惑星によるほぼ同時の複数の衝突の可能性を示唆している。180 km (110 mi)のチクシュルーブ・クレーターに加えて、ウクライナには24 km (15 mi) のボルティシュ・クレーターがある(65.17 ± 0.64 Ma ）、北海（テチス海に形成された可能性のあるクレーターは、おそらく5950万年前（± 1450万年前）に隕石の衝突によって形成されたものと、物議を醸しているがはるかに大きい600km（370マイル）のシヴァクレーターである。テチス海に形成された可能性のある他のクレーターは、アフリカとインドの北方への地殻変動によって隠されていたであろう。[249] [250] [251] [252]
デカントラップ
中生代と新生代の境界付近で噴火したデカン高原[253] [254] [255]は、大量絶滅の別の説明として挙げられてきた。[256] [257] 2000年以前は、デカン高原の 洪水玄武岩が絶滅を引き起こしたという議論は、洪水玄武岩のイベントが約6800万年前に始まり、200万年以上続いたと考えられていたため、絶滅は徐々に進行したという見解と結び付けられていた。最新の証拠によると、デカン高原はK-Pg境界にまたがるわずか80万年の間に噴火したため、絶滅とその後の生物の回復の遅れの原因となった可能性がある。[258]
デカン・トラップは、塵や硫黄エアロゾルを大気中に放出し、日光を遮って植物の光合成を低下させた可能性があるなど、いくつかのメカニズムを通じて絶滅を引き起こした可能性がある。[259]さらに、白亜紀後期には地球の気温が上昇した。[260] [261]デカン・トラップの火山活動により二酸化炭素が排出され、塵やエアロゾルが大気から除去されたときに温室効果が高まった。[262] [254]植物化石には、デカン・トラップの活動に起因すると思われる、K-Pg境界を越えた二酸化炭素濃度の250 ppmの増加が記録されている。[263]二酸化炭素排出量の増加は酸性雨も引き起こし、酸性度の高い水への水銀化合物の溶解度の増加による水銀沈着の増加がその証拠である。[264]
デカン・トラップによる絶滅の証拠には、K-Pg境界付近の気候が気温上昇したときに海洋生物の多様性が減少したことなどがある。気温は6540万年前から6520万年前の間に約3～4度急激に上昇したが、これは絶滅イベントの時期と非常に近い。気候温度が上昇しただけでなく、水温も低下したため、海洋生物の多様性が劇的に減少した。[265]チュニジアの証拠は、海洋生物がデカン・トラップの激しい活動の波に関連した温暖化と湿度の上昇の大きな期間によって悪影響を受けたことを示しており、[266]また、そこでの海洋絶滅は衝突イベントの前に始まっていた。[267]小惑星衝突前の中国の松遼盆地でのシャジクモの減少は、デカン・トラップの活動によって引き起こされた気候変動に関連していると結論付けられている。[268]
デカン・トラップ仮説が緩やかな絶滅と関連づけられていた時代に、ルイス・アルバレス（1988年没）は、古生物学者は乏しいデータに惑わされていると反論した。当初、彼の主張は受け入れられなかったが、後に行われた化石層の徹底的な現地調査によって、彼の主張はより説得力のあるものとなった。最終的に、ほとんどの古生物学者は、白亜紀末の大量絶滅は主に、あるいは少なくとも部分的には地球への大規模な衝突によるものだという考えを受け入れるようになった。ウォルター・アルバレスでさえ、他の大きな変化が絶滅に寄与した可能性があることを認めた。[269]デカン・トラップが絶滅の原因ではないとする最近の議論としては、デカン・トラップの活動と気候変動の波のタイムラインがいくつかの研究で非同期であることが判明していること、[270]花粉学的変化が火山活動の間隔と一致していないこと、[271]多くの場所でマーストリヒチアン後期に気候が安定しており、火山活動による大規模な混乱の兆候が見られないことなどが挙げられる。[272]複数のモデル化研究では、火山活動ではなく衝突イベントが絶滅パターンの利用可能な証拠に最もよく当てはまると結論付けられている。[21] [20] [19]
これらの理論を組み合わせると、いくつかの地球物理学的モデルは、衝突がデカン高原の形成に寄与したことを示唆している。これらのモデルは、高精度の放射年代測定と組み合わせると、チクシュルーブ衝突がデカン高原最大の噴火のいくつかを引き起こした可能性があり、地球上のあらゆる活火山の噴火を引き起こした可能性があることを示唆している。[273] [274]
マーストリヒチアン海面後退
白亜紀の最終段階では、中生代のどの時期よりも海面が低下したという明確な証拠がある。世界各地のマーストリヒチアン期の岩石層では、後期の層は陸地で、前期の層は海岸線、最初期の層は海底を表している。これらの層には山脈の形成に伴う傾斜や歪みが見られないため、海退、つまり海面の低下が最も可能性の高い説明である。海退の原因を直接示す証拠はないが、現在受け入れられている説明は、中央海嶺の活動が低下し、自重で沈んだというものである。[35] [275]
深刻な海退は、海の中で最も生物種の豊富な部分である大陸棚の面積を大幅に減少させ、したがって海洋の大量絶滅を引き起こすのに十分であった可能性がある。 [276] [277]この変化はアンモナイトの絶滅を引き起こさなかったであろう。海退はまた、部分的には風と海流を乱すことによって、また部分的には地球のアルベドを減少させて地球の気温を上昇させることによって、気候変動を引き起こしたであろう。[73]海退はまた、北アメリカ西部内陸海路などの内海の喪失をもたらした。これらの海の喪失は生息地を大きく変え、1000万年前には恐竜公園層の岩石に見られるような多様なコミュニティのホストであった沿岸平野を消滅させた。もう一つの結果は淡水環境の拡大であり、大陸からの流出水が海洋に到達するまでの移動距離が長くなったためである。この変化は淡水脊椎動物にとっては有利であったが、サメなどの海洋環境を好む動物は被害を受けた。[130]
しかし、海面低下が絶滅の原因であるという説は、海洋後退の兆候が見られない地域でも依然として多様性の大幅な低下の証拠が見られるという他の証拠と矛盾している。[278]
複数の原因
複数の原因説を唱える人々は、提案された単一の原因は、絶滅の大規模な規模を生み出すには小さすぎるか、観察された分類パターンを生み出す可能性が低いと考えている。J. David Archibald と David E. Fastovsky は、レビュー記事で、火山活動、海洋退化、地球外からの衝突という 3 つの主要な仮説的原因を組み合わせたシナリオについて議論した。このシナリオでは、陸上および海洋のコミュニティは、生息地の変化と喪失によってストレスを受けた。最大の脊椎動物である恐竜は、環境の変化の影響を最初に受け、その多様性は低下した。同時に、火山活動による粒子状物質が地球上の地域を冷却し、乾燥させた。その後、衝突イベントが発生し、すでにストレスを受けていた陸上の食物連鎖と海洋の食物連鎖の両方で、光合成に基づく食物連鎖の崩壊を引き起こした。[130]
シエラ・ピーターセンらは、南極のシーモア島での研究に基づき、白亜紀と古第三紀の境界付近で2つの別々の絶滅イベントがあり、1つはデカン高原の火山活動に関連し、もう1つはチクシュルーブ隕石の衝突に関連があると主張している。研究チームは、休止期のない拡大されたK-Pg境界セクションから得られた新しい凝集同位体温度記録を使用して、複合的な絶滅パターンを分析した。彼らは、デカン高原の火山活動の開始と同期した7.8±3.3℃の温暖化と、隕石衝突時の2回目のより小規模な温暖化を記録した。彼らは、大陸氷または海氷が同時に消失したために、局所的な温暖化が増幅されたと示唆した。殻内変動は、デカン高原の噴火が始まった後に季節性が低下し、それが隕石衝突を通じて続いた可能性があることを示している。シーモア島における種の絶滅は、観測された2つの温暖化イベントと一致する2つの波で発生しており、この場所での白亜紀末の絶滅は気候変動による火山と隕石の両方のイベントに直接関連している。[279]
参照
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- デボン紀後期の絶滅 – 地球の生物史上最も深刻な5つの絶滅事象のうちの1つ
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- 後期オルドビス紀大量絶滅 – 約4億4400万年前の絶滅イベント
- ペルム紀-三畳紀絶滅イベント – 地球史上最も深刻な絶滅イベント
- 白亜紀-古第三紀絶滅イベント研究のタイムライン – 研究タイムライン
- 三畳紀-ジュラ紀絶滅イベント – 三畳紀を終わらせた大量絶滅
説明ノート
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さらに読む
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恐竜と
地球
上のほぼすべての生命が、6600万年前に
チクシュルーブ小惑星
によって実際に絶滅したという
強力な証拠を発見した。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 K/T イベントに関連するメディアがあります。
- 恐竜を絶滅させたものは何だったのか?—カリフォルニア大学古生物学博物館 (1995)
- 2004 年チクシュルーブ大論争 —ロンドン地質学会