Artistieke impressie van de inslag van een grotemeteoriet aan het einde van het Krijt
DeKrijt-Paleogeengrens (ook welKrijt-Tertiairgrens, afgekortK-Pg-grens ofK-T-grens; in hetEngels:K-T Boundary) is de overgang tussen degeologische tijdperkenKrijt (K) enPaleogeen (Pg). In gesteenten is deze overgang terug te vinden als een dunnesedimentlaag, die verrijkt is met het zeldzameelementiridium. Tijdens deze overgang vond eenmassa-extinctie plaats, waarbij veelsoortendieren enplanten verdwenen. Deze gebeurtenis wordt de Krijt-Paleogeenmassa-extinctie (of Krijt-Tertiairmassa-extinctie) genoemd. Recentedateringen wijzen op een ouderdom van 65,95 miljoen jaar.[1]
Tijdens of vlak voor de Krijt-Paleogeengrens verdwenen alledinosauriërs (uitgezonderd sommigevogels).[2] Een klein aantal fossielen van dinosauriërs is in lagen boven de Krijt-Paleogeengrens gevonden, maar die worden verklaard als fossielen die uit oudere lagengeërodeerd en daarna opnieuwafgezet zijn.[3] Naast de dinosauriërs verdwenen onder andere allepterosauriërs,plesiosauriërs enmosasauriërs en veel soorten planten enongewervelden. Door het verdwijnen van de dinosauriërs kwamen ecologischeniches vrij, waardoor vooral onder dezoogdierenadaptieve radiatie kon plaatsvinden aan het begin van het Paleogeen.
De Krijt-Paleogeen-massa-extinctie duurde kort vergeleken met andere massa-extincties uit degeologische geschiedenis, maar enkele tienduizenden jaren. Het uitsterven was volgens de meeste geleerden daarom het gevolg van een grote natuurramp. Er zijn verschillende groteinslagkraters gevonden waarvan het ontstaan rond de Krijt-Paleogeengrens kan worden gedateerd en ook was er in de laatstetijdsnede van het Krijt sprake van verhoogdevulkanische activiteit. De hoeveelheid stof in deatmosfeer nam zowel in het geval van een meteorietinslag als bij grootschalig vulkanisme toe, waardoor minder zonlicht hetaardoppervlak bereikte. Dit bemoeilijkte defotosynthese, waardoor veel planten en – als gevolg daarvan – de dieren die zich met planten voedden uitstierven. Er zijn echter ook theorieën dat de extinctie een geleidelijker proces was, dat plaatsvond als gevolg van eenklimaatverandering of verandering van hetzeeniveau.[4]
De Krijt-Paleogeengrens inColorado (V.S.). De overgang tussen donkere lagen uit het Krijt en lichte lagen uit het Paleogeen is duidelijk te zien. De rode pijl geeft de Krijt-Paleogeengrens aan.
In grote gedeelten van Europa is het gesteente aan weerszijden van de grens vergelijkbaar. Hoewel de grens dus geen duidelijke verandering in gesteente hoeft te zijn, zijn er duidelijke veranderingen te zien in defossielen van dieren en planten die in het gesteente gevonden worden onder, op en boven de grens. Ook vertoont het laagje dat de grens tussen Krijt en Paleogeen vormt een aantal bijzondere eigenschappen.
In 1980 ontdekte een groep onderzoekers rond de natuurkundigeLuis Alvarez en zijn zoon, de geoloogWalter Alvarez, dat dit laagje verrijkt is in het zeldzame element iridium (ongeveer 30 tot 130 keer zo hoge concentratie als normaal). Iridium is aan het aardoppervlak zeldzaam, het is eensiderofiel element dat zich doorplanetaire differentiatie vooral in deaardkern bevindt. Het komt wel voor inkometen enplanetoïden, Alvarez en zijn collega's suggereerden daarom dat tijdens de Krijt-Paleogeengrens een planetoïde op Aarde in moet zijn geslagen.[5]
Behalve de iridiumanomalie zijn er meer bewijzen gevonden voor een dergelijke inslag. Wereldwijd zijn er in de Krijt-Paleogeengrensgeschokte kwarts-kristallen,microsferulen en microscopisch kleinediamantkristallen gevonden. Geschokte kwarts is een kwartskristal dat sporen van hoge druk vertoont en wordt algemeen gevormd bij meteorietinslagen. Microsferulen zijn kleine bolletjesglas, die ontstaan als bij een inslag gesmoltengesteente de lucht in vliegt om als gestold glas terug op Aarde te vallen. Diamant vormt zich alleen onder extreem hoge druk, en microscopisch kleine diamanten op de Krijt-Paleogeengrens zijn alleen in Noord-Amerika gevonden.
Hoewel het uitsterven binnen een tijdsbestek van enkele tienduizenden jaren plaatsvond, is er een duidelijk verschil in het uitstervingspatroon van verschillendeclades. Soorten die vanfotosynthese leefden namen af of stierven uit vanwege de afname van het zonlicht als gevolg van de grote hoeveelheidstofdeeltjes in de atmosfeer. Zulke soorten, zoalsfytoplankton ofplanten, vormden in het Krijt reeds het onderste deel van devoedselpiramide. Plantenetende dieren stierven uit doordat hun voedsel verdween, waarna ook de vleeseters die van deze planteneters leefden uitstierven.[6]
Coccolithophorida (diecoccoliet afzetten) enmollusken (waaronderammonieten,rudisten, zoetwaterslakken enmosselen) stierven massaal uit, samen met de roofdieren die zich met hen voedden. Zo vormden ammonieten het belangrijkste voedsel voor deMosasauridae, een groep zeereptielen. Deze groep stierf daardoor ook uit op de Krijt-Paleogeengrens.[7]
Aan het begin van het Paleogeen lijken er geen uitsluitendherbivore encarnivore soorten meer in leven te zijn geweest.Omnivoren,insecteneters enaaseters waren de enigen die de massa-uitsterving overleefden. De zoogdieren en vogels die de extinctie overleefden voedden zich metinsecten,larven,wormen enslakken, die zich op hun beurt konden voeden met resten van dode planten en dieren.[8]
In rivieren stierven minder soorten uit, doordat in diebiotoop voedsel vooral afkomstig is vandetritus in plaats van levende planten.[9] In de oceanen was de extinctie ernstiger onder dieren die in depelagische zone leefden. Dieren in de pelagische zone zijn namelijk afhankelijk van fytoplankton, terwijl dieren die op de zeebodem leven zich kunnen voeden met detritus.[4]
De grootste overlevende dieren waren dekrokodilachtigen enChoristodera, die zowel op het water als op het land konden leven en toegang hadden tot voldoende detritus. Ook huidige krokodillen kunnen als aaseters leven en ze kunnen maanden zonder voedsel, terwijl hun jongen klein zijn en langzaam groeien en voornamelijk vanongewervelden en aas leven. Dit geldt als een oorzaak waardoor krokodillen in tegenstelling tot andere grote reptielen de extinctie overleefden.[10]
De bekendste uitgestorven dieren van de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie zijn de dinosauriërs. Men gaat ervan uit dat alle dinosauriërs (op de vogels na) uitstierven. Het is onduidelijk of de dinosauriërs in de laatste paar miljoen jaar van het Krijt al achteruitgingen, vooral omdat er niet genoeg fossielen gevonden zijn om hieroverstatistisch uitsluitsel te kunnen geven.[11] Het is niet uitgesloten dat kleine dinosauriërs in eerste instantie wel overleefden, maar pas later alsnog uitgestorven zijn door het gebrek aan voedsel vanwege de omvangrijke veranderingen in flora en fauna.[12]
In het verleden is weleens beweerd dat het uitsterven van de dinosauriërs een geleidelijk proces is geweest dat voortduurde in hetPaleoceen. Deze stelling was bijvoorbeeld gebaseerd op vondsten van dinosauriërfossielen in deHell Creek-formatie (Montana, V.S.), ongeveer 1,3 m boven en 40.000 jaar jonger dan de Krijt-Paleogeengrens.[13] Bijdatering van pollen dat naast eendijbeen van eenHadrosaurus in eenbed van deOjo Alamo-zandsteen inUtah werd gevonden bleek dit bed een ouderdom van rond de 64,5 miljoen jaar te hebben, dus een miljoen jaar na de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie.[13] Er bestaatwetenschappelijke consensus, dat deze fossielen uit hun oorspronkelijke sedimenten werdengeërodeerd en opnieuw afgezet in jongere bedden.[14]
In het Maastrichtien zijn tien families vankrokodilachtigen gevonden, waarvan er vijf al voor de Krijt-Paleogeengrens uitstierven.[15] De vijf andere families komen zowel in het Krijt als Paleoceen voor. Dit zijn allemaal families die inzoet water leefden, alleen deDyrosauridae leefden zowel in zoet als zout water. Verder stierven alle grotere soorten uit, zoalsDeinosuchus uitNoord-Amerika.[4] De krokodillen leven grotendeels in het water en kunnen zich bovendien in de modder ingraven, wat hun kansen op overleving kan hebben vergroot.[12] Het kan ook zijn dat krokodillen konden overleven doordat hun jongen in zoetwater leven. Zoetwateromgevingen werden niet zo zwaar getroffen als de open zee.[16]
Drie groepen reptielen die niet tot deArchosauria behoren overleefden de massa-extinctie: deTestudines (schildpadden), deLepidosauria en deChoristodera (die in hetMioceen zouden uitsterven).[4] Meer dan 80% van alle soorten schildpadden uit het Krijt overleefden in het Paleoceen en alle zes schildpadfamilies uit het Krijt hebben ook tegenwoordig nog vertegenwoordigers.[17] Tegenwoordig komen twee groepen Lepidosauria voor:Sphenodonta (een groep reptielen waarvan detuatara's het enige tegenwoordig nog levendegeslacht zijn) enSquamata (schubreptielen, dat zijnslangen,hagedissen enwormhagedissen). De laatste groep had zich tijdens het Mesozoïcum sterk ontwikkeld en het lijkt erop dat ze nauwelijks door de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie getroffen werden, waarschijnlijk doordat het relatief kleine dieren zijn met een goed aanpassingsvermogen in dieet enhabitat.[17]
Pterosauriërs waren tijdens het Laat-Krijt al geleidelijk teruggedrongen. In het Midden-Krijt zijn nog tienfamilies gevonden, maar uit het Maastrichtien is nog maar één familie (Azhdarchidae) bekend. Dit was een familie relatief grote dieren, gedurende het Laat-Krijt lijken grotere soorten de overhand te hebben gekregen. Tegelijkertijd diversificeerden demoderne vogels zich, waarbij ze primitievere vogels en pterosauriërs verdrongen door directeconcurrentie of door de vrijgekomenniches op te vullen.[19]
De meeste paleontologen beschouwen devogels als de enige overlevende groep dinosauriërs. Ook onder de vogels vielen echter tijdens de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie slachtoffers. Alleen de moderne vogels (Neornithes) overleefden de extinctie, groepen alsEnantiornithes enHesperornithes stierven uit.[20] In het Laat-Krijt vond er een snelleadaptieve radiatie onder de vogels plaats. In het laatste deel van het Krijt leefden eend- of kipachtige vogels enloopvogels samen met de andere dinosauriërs.[21] Aangenomen wordt dat de moderne vogels de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie overleefden doordat ze konden duiken, zwemmen of nesten bouwen in holen, waardoor ze een schuilplek hadden tegen de ergste rampen die de massa-extinctie veroorzaakten. In het Paleoceen radieerden de vogels opnieuw dankzij de vrijgekomen niches bij het uitsterven van de overige dinosauriërs.[12]
Fossiel vanEomaia scansoria, eenplacentadier uit hetBarremien (Onder-Krijt). Stukken van de vacht zijn bewaard gebleven. De meeste zoogdieren uit het Krijt waren klein, onopvallend en ecologisch gezien onbelangrijk vergeleken met de dinosauriërs.
Hoewel alle hoofdgroepen zoogdieren (placentadieren,buideldieren,cloacadieren enmultituberculaten) de Krijt-Paleogeenovergang zonder grote verliezen overleefden, vielen er ook onder de zoogdieren slachtoffers. Vroeger werd verondersteld dat de evolutionaire radiatie van de zoogdieren plaatsvond na de Krijt-Paleogeengrens en een gevolg was van het uitsterven van de dinosauriërs. Tegenwoordig is echter met moleculairefylogenetica vastgesteld, dat de zoogdieren in een periode ongeveer 30 miljoen jaar voor de Krijt-Paleogeengrens ook sterk diversificeerden, de radiatie nam daarna af tijdens de laatste delen van het Krijt.[22] De verklaring moet zijn dat ze ecologische niches bezetten die niet sterk door de massa-extinctie getroffen werden. Sommige ordes onder de zoogdieren namen zelfs toe in de tijd van de overgang als gevolg van de afname vanconcurrentie in hun niches.[23]
De zoogdieren uit het bovensteMaastrichtien die de massa-extinctie overleefden waren relatief klein (de meeste minder dan 1 kg) waardoor ze gemakkelijker konden overleven. Daarnaast leefden veel van de vroege cloacadieren en buideldieren uit het Boven-Krijt gedeeltelijk in het water of in holen, wat extra bescherming moet hebben gegeven voor de gebeurtenissen tijdens de Krijt-Paleogeenovergang.[12]
Tijdens het eerste tijdvak na de Krijt-Paleogeenovergang, hetPaleoceen (65,5 – 55,8 miljoen jaar geleden), zouden deze kleine soorten zoogdieren geleidelijk de vrijgekomen niches opvullen. In 10 miljoen jaar na de Krijt-Paleogeengrens zouden daarop veel nieuwe groepen zoogdieren verschijnen, waaronder veel tegenwoordig belangrijke groepen. Aan het einde van het Paleoceen waren er al soorten zoogdieren die groter dan twee meter werden, er verschenen ookcarnivore en grazendeherbivore soorten. Er wordt wel gezegd dat op de Krijt-Paleogeenovergang de "zwakken de Aarde erfden", maar dit berust voor een deel op de aanname dat alle zoogdieren van het Krijt doorpredatie en concurrentie met de dinosauriërsnachtdieren waren en klein bleven. Vondsten van zoogdieren uit het Krijt in China hebben dit beeld inmiddels iets bijgesteld. Deze soorten konden zo groot worden als honden en bleken op kleinere dinosauriërs te jagen.[24] De meeste zoogdieren uit het Krijt waren echter veel kleiner en speeldenecologisch gezien een ondergeschikte rol ten opzichte van de dinosauriërs.
Onder deamfibieën vond geen of nauwelijks extinctie plaats op de Krijt-Paleogeengrens.[4] Bij bestudering vansalamandergeslachten in gesteentelagen rond de Krijt-Paleogeengrens in Montana bleek dat zes van de zeven in het Krijt voorkomende geslachten ook in het Paleoceen aanwezig waren. De in het Krijt voorkomende drie geslachten kikkers bleken ook niet beïnvloed door de Krijt-Paleogeengrens.[25] Ook voor amfibieën geldt dat ze relatief klein zijn en gemakkelijk in het water of door zich in te graven kunnen schuilen voor de gebeurtenissen die de extinctie van grotere soorten veroorzaakten.[12]
Het lijkt erop dat onder devissen relatief weinig slachtoffers vielen, zowel in de zee als in zoetwatermilieus. Ongeveer 80% van alle soortenkraakbeenvissen (haaien enroggen) uit het Krijt overleefde de Krijt-Paleogeengrens.[4] Onder debeenvissen stierf minder dan 10% van alle families uit.[26]Wel is er bewijs gevonden voor massale sterfte onder beenvissen in gesteente vlak boven de Krijt-Paleogeengrens op hetSeymour-eiland (bijAntarctica).[27]
Uit onderzoek naar vraatsporen vaninsecten in fossiele planten blijkt dat na de Krijt-Paleogeengrens veel minder sporen vanpredatie door insecten voorkomen. Zelfs 1,7 miljoen jaar na de overgang komen relatief weinig vraatsporen voor.[28] De meest logische verklaring is dat ook insectenpopulaties tijdens de K-Pg-grens gedecimeerd werden.
Fossiel van de ammonietJeletzkytes spedeni uit deFox Hills-formatie (Maastrichtien vanSouth Dakota). Geen enkele ammonietensoort overleefde in het Paleoceen.Fossiel vanRadiolites sp., eenrudistensoort uit het Boven-Krijt in de omgeving vanBurgos. Alle rudisten stierven uit op de Krijt-Paleogeengrens.
Ongeveer 60% van alleMadreporaria (rifkoralen) uit het Laat-Krijt overleefde niet in het Paleoceen. Vooralkolonievormende koralen, die in warmtropisch water leefden, werden hard getroffen: ongeveer 98% van deze soorten stierf uit. Solitaire koralen, die meestal niet op riffen groeien maar op koudere en diepere delen van de zeebodem (onder defotische zone), werden minder hard getroffen. Kolonievormende koralen stierven waarschijnlijk uit doordat ze insymbiose leefden met fotosynthetischealgen, die massaal uitstierven op de Krijt-Paleogeengrens.[29]
Onder deinktvissen,zee-egels enbivalven stierven veel soorten uit,[4] terwijl de meeste soortenbrachiopoden de Krijt-Paleogeengrens overleefden en radieerden tijdens het Vroeg-Paleoceen. Onder de inktvissen overleefden alleen soorten uit de groepenNautiloidae (waar de tegenwoordigeNautilidae (nautilussen) toe behoren) enColeoidea (octopussen,pijlinktvissen enzeekatten). Alle andere inktvissen, waaronder debelemnieten enammonieten stierven uit. Er is een verschil in voortplanting tussen de uitgestorven en overlevende soorten. Ammonieten legden meer en kleinere eieren, hun nakomelingen kwamen als planktonischelarven uit het ei. Deze larven, die in het oppervlaktewater leefden, kunnen massaal gestorven zijn door de ramp op de Krijt-Paleogeengrens. De overlevende soorten legden juist grotere en minder eieren. Na het uitsterven van de ammonieten vond onder de overlevende Nautiloidae adaptieve radiatie plaats, waarmee de vrijgekomen niches gevuld werden.[30]
Onder de zee-egels stierf ongeveer 35% van alle geslachten uit op de Krijt-Paleogeengrens, hoewel soorten die in warm, tropisch water leefden het zwaarst getroffen werden ten opzichte van zee-egels die op hogere breedtegraden en/of in dieper water leefden. Het lijkt erop dat de warmere ondiepe soorten zo zwaar werden getroffen vanwege het wegvallen van hun habitat door het uitsterven van kolonievormende koralen, waardoor veel koraalriffen verdwenen.[31]
Verder stierven derudisten (enorme rifbouwendemosselen die typisch zijn voor het Krijt) en deInoceramidae (een bivalvenfamilie verwant aan deoesters) uit op de Krijt-Paleogeengrens.[32]
Een groep kleinekreeftachtigen die veel voorkomt in het Maastrichtien, deOstracoda (mosselkreeftjes), is weinig aanwezig in het Paleoceen. Ook bij deze groep is het niet duidelijk of het uitsterven voor of tijdens de Krijt-Paleogeengrens plaatsvond.[33]
Ook onder sommige groepenmicro-organismen vond extinctie plaats. Voor soortenplankton die het skelet uitcarbonaat opbouwden is de Krijt-Paleogeengrens een van de meest drastische overgangen in de aardse geschiedenis.[34]Krijtgesteente, een soort gesteente dat typisch is voor het Krijt, bestaat uit deze skeletjes. De dikke lagen krijtgesteente van het Krijt komen in het Paleogeen niet meer voor.Statistische analyse laat zien dat de massa-extinctie een gevolg was van het uitsterven van veel soorten binnen beperkte tijd, in plaats van een afname van het aantal nieuwe soorten dat ontstond doorspeciatie.[35]
Bij dedinoflagellaten is er minder duidelijkheid over de precieze invloed van de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie, voornamelijk doordat van deze groep alleen decystenfossiliseren. Niet alle dinoflagellaten hebben een cystestadium zodat de diversiteit waarschijnlijk groter was dan gevonden wordt als fossiel.[4] Er lijken echter geen belangrijke veranderingen te zijn geweest op de Krijt-Paleogeengrens.[36] Ook onderRadiolaria lijkt er geen sprake te zijn van grootschalig uitsterven rond de Krijt-Paleogeengrens. Als gevolg van de wereldwijde afkoeling van het klimaat was er in het Vroeg-Paleoceen zelfs een opbloei van deze groep in de wateren rondAntarctica.[37]
Naar het voorkomen van planktonischeForaminifera rond de Krijt-Paleogeengrens is veel onderzoek gedaan. Sommige geleerden denken dat er een grote massa-extinctie plaatsvond,[38] andere dat het meerdere kleinere extincties betreft met daartussen perioden waarin de populaties zich herstelden.[39] Doordat de totalebiomassa in de oceanen tijdens de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie verminderde was er minder voedsel voorbenthische Foraminifera, die zich met detritus voedden. Nadat het mariene leven zich herstelde aan het begin van het Paleoceen, kwamen ook nieuwe soorten benthische Foraminifera op. Het herstel besloeg de eerste paar honderdduizend jaar in het Paleoceen.[40]
De tijdspanne waarbinnen de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie plaatsvond is een controversieel onderwerp, omdat hypotheses over de oorzaak van de extinctie afhangen van een relatief korte tijd (een paar jaar tot enkele duizenden jaren) terwijl andere hypotheses juist langer nodig hebben. Vanwege het zogenaamdeSignor-Lippseffect is het moeilijk de duur van de extinctie te bepalen met stratigrafisch onderzoek (op welk niveau in de gesteentelagen fossielen van een bepaalde soort wel of juist niet voorkomen). Het Signor-Lippseffect is het effect dat er zo weinig fossielen gevonden zijn dat de kans statistisch groot wordt dat een soort lang na de tijd van het jongst gevonden fossiel uitstierf.[41] Er zijn bovendien weinig doorlopende gesteentelagen bekend die een ouderdom hebben van een paar miljoen jaar voor tot een paar miljoen jaar na de extinctie.[4]
Er is een aantal hypotheses over de oorzaak van de massa-extinctie op de Krijt-Paleogeengrens. De meeste daarvan gaan uit van een grote meteorietinslag of van een periode van verhoogd vulkanisme. Een andere veelgehoorde factor is een wereldwijde (eustatische) daling van hetzeeniveau, dieregressie van de zee tot gevolg had. Sommige hypotheses gaan uit van een combinatie van de eerste twee of van alle drie deze factoren.
Artistieke impressie die het moment van de meteorietinslag probeert uit te beeldenRadar-topografie laat een 180 km brede kraterring op het Mexicaanse schiereilandYucatán zien.De sterkte van hetzwaartekrachtsveld van de Aarde rond Chicxulub laat eenanomalie zien op de plek waar de krater zich bevindt. Aan de vorm van de anomalie is te zien dat het object onder een kleine hoek tussen de 20° en 30° insloeg.
ZieChicxulubkrater voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Het idee van vader en zoon Alvarez en hun collega's, dat het uitsterven veroorzaakt werd door hetinslaan van een grote meteoriet, was niet nieuw.[42] Ze waren wel de eersten die bewijs publiceerden voor een dergelijke inslag in concentratie van 6 ppb iridium in de Krijt-Paleogeengrens. Iridium komt in de aardkorst normaal voor met een concentratie van 0,3 ppb, maar inchondriet-meteorieten is dat 455 ppb.[43] De verhouding vanisotopen vanchroom in de Krijt-Paleogeengrenslaag is vergelijkbaar met die inkoolstofchondrieten. De totale hoeveelheid iridium die over de hele wereld in de Krijt-Paleogeengrens zit, volstaat voor een inslaand object van rond de 10 km doorsnee (of meerdere kleinere objecten).[44] Bij een dergelijke inslag zou 2 miljoen maal zoveel energie vrijkomen als bij de krachtigstekernbommen die ooit getest zijn.
De geschokte kwarts, microsferulen en microdiamanten vormen verder bewijs voor de meteoriethypothese. Deze worden vooral in Noord- en Zuid-Amerika gevonden, wat erop wijst dat de inslag in dat deel van de wereld moet hebben plaatsgevonden.
In 1990 werd een groteinslagkrater ontdekt in deondergrond onderChicxulub, een plaatsje op hetMexicaanse schiereilandYucatán, die ongeveer de juiste ouderdom heeft.[45] De krater is ovaal en heeft een gemiddelde diameter van 180 km, wat overeenkomt met de grootte die door Alvarez en zijn collega's was voorspeld.[46] Deze krater wordt meestalChicxulubkrater of Yucatán-krater genoemd. Een buitenste ring van de krater is later ontdekt en heeft een diameter van 300 km. Daarmee is het de grootst bekende inslag in het binnenste gedeelte van het Zonnestelsel sinds hetLate Heavy Bombardment 4 miljard jaar geleden. De vorm en locatie van de krater wijzen erop dat de inslag die de krater vormde catastrofale bijwerkingen had. De inslag zelf vond plaats in de zee, wattsunami's veroorzaakt moet hebben. Bewijs voor tsunami's is gevonden in sedimenten van deze ouderdom op verschillende plaatsen in hetCaribisch gebied.
De inslag vond plaats op een plek waar veelgips (calciumsulfaat) in de ondergrond zit, wat behalve stof ook een grote hoeveelheidzwaveldioxide in de vorm vanaerosols de atmosfeer in moet hebben gebracht. Geschat wordt dat de hoeveelheid uitzwavelzuur bestaande aerosols en stof die in destratosfeer werd gebracht groot genoeg was om de hoeveelheid zonlicht die het aardoppervlak bereikte met 10% to 20% te verminderen. Het zou ten minste tien jaar hebben geduurd voor de aerosols uit de atmosfeer verdwenen waren.[47] Veel soortenplanten enfytoplankton die afhankelijk zijn van fotosynthese stierven, waardoor plantenetende dieren geen voedsel meer hadden. Massale sterfte van planteneters zou op zijn beurt weer het uitsterven vanpredators tot gevolg hebben gehad. Kleine soorten dieren die vooral aas endetritus aten hadden echter een redelijke kans op overleving.
Ook andere mogelijke gevolgen van een inslag worden gezien als oorzaken voor de massa-extinctie.Ejecta van de inslag die terugvielen naar de Aarde zouden bij het binnendringen van de atmosfeer een paar uur lang voor intenseinfrarode straling hebben gezorgd, vergelijkbaar met een oven op de grillstand, zodat veel blootstaande organismen werden gedood.[12] Als gevolg van deze enorme hittepuls kunnen er wereldwijdbosbranden zijn uitgebroken. Dankzij de hoge concentratiezuurstof in de atmosfeer gedurende het Krijt konden grote branden zich bovendien sneller uitbreiden. Wereldwijde branden zouden bovendien de concentratiekooldioxide in de atmosfeer verhoogd hebben, wat tijdelijk een sterkerbroeikaseffect tot gevolg had. Kwetsbare soorten die door de voorgaande gebeurtenissen al getroffen waren kunnen hierdoor tot uitsterven zijn gedreven.[48] De inslag kan ookzure regen hebben veroorzaakt, afhankelijk van het soort gesteente dat door de inslag geraakt werd. Dit was waarschijnlijk geen belangrijk effect, doordatchemische buffers de verzuring moeten hebben geneutraliseerd. Het overleven van diersoorten die gevoelig zijn voor verzuring van hun leefomgeving (zoalskikkers) wijst er bovendien op dat het effect nooit groot geweest kan zijn.
De inslaghypothese kan alleen een relatief snelle en korte massa-extinctie verklaren, omdat verhoogde hoeveelheden stof enzwavelzuur in de atmosfeer in korte tijd weer zouden verdwijnen.[49] De meeste geleerden zijn het erover eens dat er rond de Krijt-Paleogeengrens inderdaad een grote meteoriet is ingeslagen, maar over de vraag of dit een oorzaak was van de massa-extinctie verschillen de meningen.[50]
ZieDeccan Traps voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
De Deccan Traps zijn trapvormigevloedbasalten op hetIndiaas Subcontinent die door vulkanisme gevormd zijn. Nieuw bewijs laat zien, dat ze gevormd werden in een tijdsduur van 800.000 jaar, die overlapt met de Krijt-Paleogeengrens. Ze kunnen daarom goed een oorzaak vormen van de massa-extinctie en het trage ecologische herstel daarna.[51]
Het vulkanisme van de Deccan Traps kan op verschillende manieren een massa-extinctie hebben veroorzaakt, zoals door de uitstoot van grote hoeveelheden stof enzwaveldioxide in de atmosfeer, dat het zonlicht kan hebben tegengehouden waardoorfotosynthese moeilijk werd. Verder werd erkoolstofdioxide uitgestoten bij het vulkanisme, zodat hetbroeikaseffect versterkt werd.[52]
De hypothese dat het vulkanisme van de Deccan Traps de oorzaak van het uitsterven was, ging er vroeger van uit dat het uitsterven over een langere periode had plaatsgevonden. De aanhangers van de inslaghypothese beargumenteerden dat dankzij hetSignor-Lippseffect de tijdsduur van de massa-extinctie langer leek en vulkanisme dus geen goede verklaring kon zijn. Hoe meer fossielen er gevonden werden, des te duidelijker werd echter dat de massa-extinctie over een korte periode plaatsvond. Pas nadat duidelijk werd dat de Deccan Traps ook in geologisch korte tijd gevormd zouden kunnen worden, werd deze hypothese weer aantrekkelijk.
Het kan zijn dat een planetoïde voor de inslag in meerdere brokstukken uiteenbrak om vervolgens in meerdere delen in te slaan. Voor de Chicxulubkrater en dekrater Tycho op de Maan is wel geopperd, dat ze door inslagen van brokstukken van hetzelfde moederobject vormden en dat deBaptistina-planetoïdenfamilie uit overgebleven brokstukken van hetzelfde object bestaat. Dit moederobject zou ongeveer 160 miljoen jaar geleden zijn opgebroken.[53]
Sinds de ontdekking van de Chicxulubkrater is een aantal andere inslagkraters geïdentificeerd die ongeveer rond de Krijt-Paleogeengrens zijn ontstaan. Dit kan toeval zijn, maar het is ook mogelijk dat meerdere grote meteorieten de Aarde binnen korte tijd getroffen hebben. Kraters die ongeveer deze ouderdom hebben zijn onder andere de 24 km groteBoltisjkrater inOekraïne (gedateerd op 65,17 ± 0,64 miljoen jaar), deShivakrater in deIndische Oceaan en de ongeveer 20 km groteSilverpitkrater in deNoordzee (tussen de 45 en 74 miljoen jaar oud).[54] Van de laatste twee structuren is nog niet zeker of het inslagkraters zijn. De Aarde kende in het verleden meermaals grote impactevenementen, maar zelden hadden deze zo'n verwoestend effect als de inslag(en) rond deze periode. De theorie dat het hier om meerdere inslagen - verdeeld over de planeet - zou gaan, en niet om één, geïsoleerd impactevenement zou daarom verklaren waarom deze extinctiegolf zo groot was. De effecten van meerdere inslagen kunnen elkaars effecten versterkt hebben, zelfs als er duizenden jaren tussen de verschillende evenementen zou hebben gezeten. De natuur was zich in zo'n scenario nog aan het herstellen van een vorige catastrofale inslag, toen een volgende zich reeds voordeed.
In de laatstetijdsnede in het Krijt, hetMaastrichtien, vond de grootste daling van hetzeeniveau plaats tijdens hetMesozoïcum. In veel sedimentlagen uit deze tijd is deze regressie duidelijk terug te vinden: de oudste lagen in het Maastrichtien zijnmariene sedimenten, daarbovenop liggenstrandafzettingen en daaropterrestrische afzettingen. Dit is een wereldwijde trend, waaruit blijkt dat de daling van het zeeniveau niet relatief was (veroorzaakt door lokaletektonische opheffing) maar werd veroorzaakt door deeustasie, de wereldwijde schommeling van het zeeniveau. Er is nog geen duidelijke oorzaak voor de daling van het zeeniveau bekend, maar men neemt aan dat dit veroorzaakt werd door het minder actief worden van vulkanisme op demid-oceanische ruggen, waardoor deze tijdens het Maastrichtien inzakten en de oceaanbodem dieper kwam te liggen.[55]
Door grote regressies komt hetcontinentaal plat rond de continenten droog te staan. Dit was gedurende het Krijt bedekt met ondiepe zeeën, waar de meeste mariene soorten leefden. Een regressie zou een massa-extinctie onder deze soorten veroorzaakt kunnen hebben. De regressie kan ook tot klimaatverandering hebben geleid, ten eerste doordat dezeestromingen en daardoor deatmosferische stromingen veranderden, ten tweede doordat minder wateroppervlak hetalbedo van de Aarde verlaagt waardoor de wereldwijde temperatuur stijgt.[56]
Een andere mogelijke oorzaak voor de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie waskosmische straling veroorzaakt door een nabijesupernova. Ook een supernova kan de iridiumanomalie op de Krijt-Paleogeengrens veroorzaakt hebben. Kosmische straling van een supernova bevat echter ook sporen van de langst levende isotoop vanplutonium,244Pu met 81 miljoen jaar halfwaardetijd. Omdat bij analyse van het gesteente van de Krijt-Paleogeengrens geen sporen van244Pu of deelementen waarin het vervalt zijn gevonden, is het niet waarschijnlijk dat een supernova de oorzaak geweest is.[57]
In hypotheses die uitgaan van een combinatie van factoren stierven aan het einde van het Maastrichtien soorten uit door verandering en vernietiging van dehabitats van die soorten. Klimaatverandering en/of een daling van het zeeniveau zorgde ervoor dat veel soorten hun natuurlijke habitat verloren. Tegelijkertijd zorgdefijn stof dat vrijkwam bij vulkanisme wereldwijd voor een verdroging van het klimaat. De dinosauriërs, de grootste gewervelden uit het Krijt, waren het gevoeligst voor veranderingen in leefomgeving en hunbiodiversiteit ging daardoor aan het einde van het Krijt achteruit. Op dat moment vond een grote meteorietinslag plaats waarbij zoveel stof de atmosfeer in geblazen werd dat het zonlicht niet meer tot het aardoppervlak doordrong en fotosynthese onmogelijk werd. Dit zorgde voor het instorten van voedselketens die van fotosynthese afhingen, zowel in het water als op het land.
Het belangrijkste verschil tussen hypotheses die uitgaan van een combinatie van factoren en hypotheses die slechts één oorzaak aanwijzen is dat ze ervan uitgaan dat één enkele factor niet sterk genoeg kan zijn geweest om de massa-extinctie te veroorzaken. Aanhangers van hypotheses die een combinatie van factoren veronderstellen argumenteren bovendien dat het patroon waarmee verschillende soorten uitstierven niet door een enkele factor kan zijn veroorzaakt.[58]
↑Bijvoorbeeld MacLeod (1996) of Kelleret al. (2004)
↑Het herstel van benthische forams na de massa-extinctie is onderzocht door Galeottiet al. (2002) en Kuhnt & Collins (1996)
↑Dit effect werd beschreven door Signor & Lipps (1982)
↑De Laubenfels (1956) speculeerde al over een meteorietinslag – die bekend is geworden als de "Yucatan-inslag" – als de waarschijnlijkste oorzaak voor het volledig uitsterven van de dinosauriërs
(en)Aberhan, M.; Weidemeyer, S.; Kiesling, W.; Scasso, R.A. & Medina, F.A.;2007:Faunal evidence for reduced productivity and uncoordinated recovery in Southern Hemisphere Cretaceous-Paleogene boundary sections, Geology35(3), P. 227–230.
(en)Alvarez, L.W.; Alvarez, W.; Asaro, F. & Michel, H.V.;1980:Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction,Science208(4448), p. 1095–1108.
(en)Archibald, J.D. & Bryant, L.J.;1990:Differential Cretaceous–Tertiary extinction of nonmarine vertebrates; evidence from northeastern Montana, in:Sharpton, V.L. & Ward, P.D. (red.):Global Catastrophes in Earth History: an Interdisciplinary Conference on Impacts, Volcanism, and Mass Mortality,Geological Society of America Special Paper247, p. 549–562.
(en)Arenillas, I.; Arz, J.A.; Molina, E. & Dupuis, C.;2000:An Independent Test of Planktic Foraminiferal Turnover across the Cretaceous/Paleogene (K/P) Boundary at El Kef, Tunisia: Catastrophic Mass Extinction and Possible Survivorship, Micropaleontology46(1), p. 31–49.
(en)Brochu, C.A.;2004:Calibration age and quartet divergence date estimation, Evolution58(6), p. 1375–1382.
(en)Brouwers, E.M. & De Deckker, P.;1993:Late Maastrichtian and Danian Ostracode Faunas from Northern Alaska: Reconstructions of Environment and Paleogeography, Palaios8(2), p. 140–154.
(en)Claeys, P. & Goderis, S.;2007:Solar System: Lethal billiards,Nature449, p. 30-31.
(en)Clarke, J.A.; Tambussi, C.P.; Noriega, J.I.; Erickson, G.M. & Ketcham, R.A.;2005:Definitive fossil evidence for the extant avian radiation in the Cretaceous,Nature433(7023), p. 305–308.
(en)Coles, G.P.; Ayress, M.A. & Whatley, R.C.;1990:A comparison of North Atlantic and 20 Pacific deep-sea Ostracoda, in:Wahtley, R.C. & Maybury, C. (red.):Ostracoda and global events, Chapman & Hall,ISBN 978-0-442-31167-4, p. 287–305.
(en)Duncan, R.A. & Pyle, D.G.;1988:Rapid eruption of the Deccan flood basalts at the Cretaceous/Tertiary boundary,Nature333, p. 841–843.
(en)Ellis, J. & Schramm, D.N.;1995:Could a Nearby Supernova Explosion have Caused a Mass Extinction?, Proceedings of theNational Academy of Sciences92, p. 235–238.
(en)Gedl, P.;2004:Dinoflagellate cyst record of the deep-sea Cretaceous-Tertiary boundary at Uzgru, Carpathian Mountains, Czech Republic,Geological Society of London Special Publications230, p. 257–273.
(en)Harries, P.J.; Johnson, K.R.; Cobban, W.A. & Nichols, D.J.;2002:Marine Cretaceous-Tertiary boundary section in southwestern South Dakota: Comment and Reply, Geology30(10), p. 954–955.
(en)Hou L.; Martin, M.; Zhou, Z. & Feduccia A.;1996:Early Adaptive Radiation of Birds: Evidence from Fossils from Northeastern China,Science274(5290), p. 1164–1167.
(en)Hu, Y.; Meng, J.; Wang, Y. & Li, C.;2005:Large Mesozoic mammals fed on young dinosaurs,Nature433(7022), p. 149-152.
(en)Jouve, S.; Bardet, N.; Jalil, N.-E.; Suberbiola, X.P.; Bouya, B. & Amaghzaz, M.;2008:The oldest African crocodylian: phylogeny, paleobiogeography, and differential survivorship of marine reptiles through the Cretaceous-Tertiary Boundary, Journal of Vertebrate Paleontology28(2), p. 409-421.
(en)Kauffman, E.;2004:Mosasaur Predation on Upper Cretaceous Nautiloids and Ammonites from the United States Pacific Coast, Palaios19(1), p. 96–100,[1].
(en)Keller, G.; Adatte, T.; Gardin, S.; Bartolini, A. & Bajpai, S.;2008:Main Deccan volcanism phase ends near the K-T boundary: Evidence from the Krishna-Godavari Basin, SE India, Earth and Planetary Science Letters (in druk).
(en)Keller, G.; Adatte, T.; Stinnesbeck, W.; Rebolledo-Vieyra, M.; Fucugauchi, J.U.; Kramar, U. & Stüben, D.;2004:Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction, Proceedings of theNational Academy of Sciences of the USA101, p. 3753–3758.
(en)Kring, D.A.;2003:Environmental consequences of impact cratering events as a function of ambient conditions on Earth, Astrobiology3(1), p. 133–152.
(en)MacLeod, K.G.;1994:Extinction of Inoceramid Bivalves in Maastrichtian Strata of the Bay of Biscay Region of France and Spain, Journal of Paleontology68(5), p. 1048–1066.
(en)MacLeod, N.;1996:Nature of the Cretaceous-Tertiary (K T) planktonic foraminiferal record: stratigraphic confidence intervals, Signor-Lipps effect, and patterns of survivorship, in:MacLeod, N. & Keller, G.:Cretaceous–Tertiary Mass Extinctions: Biotic and Environmental Changes, W.W. Norton & Co.,ISBN 978-0-393-96657-2, p. 85–138.
(en)Marshall, C.R. & Ward, P.D.;1996:Sudden and Gradual Molluscan Extinctions in the Latest Cretaceous of Western European Tethys,Science274(5291), p. 1360–1363.
(en)McDonough, W.F. & Sun, S.-S.;1995:The composition of the Earth, Chemical Geology120(3-4), p. 223–253.
(en)Morgan, J.; Lana, C.; Kersley, A.; Coles, B.; Belcher, C.; Montanari, S.; Diaz-Martinez, E.; Barbosa, A. & Neumann, V.;2006:Analyses of shocked quartz at the global K-P boundary indicate an origin from a single, high-angle, oblique impact at Chicxulub, Earth and Planetary Science Letters251(3–4), p. 264–279.
(en)Neraudeau, D.; Thierry, J. & Moreau, P.;1997:Variation in echinoid biodiversity during the Cenomanian–early Turonian transgressive episode in Charentes (France), Bulletin de la Société géologique de France168, p. 51–61.
(en)Novacek, M.J.;1999:100 Million Years of Land Vertebrate Evolution: The Cretaceous-Early Tertiary Transition,Annals of the Missouri Botanical Garden86(2), p. 230–258.
(en)O'Keefe, F.R.;2001:A cladistic analysis and taxonomic revision of the Plesiosauria (Reptilia: Sauropterygia), Acta Zoologica Fennica213, p. 1–63.
(en)Patterson, C.;1993:Osteichthyes: Teleostei, in:Benton, M.J. (red.):The Fossil Record 2, p. 621–656,ISBN 978-0-412-39380-8.
(en)Penny, D. & Phillips, M.J.;2004:The rise of birds and mammals: are microevolutionary processes sufficient for macroevolution, Trends in Ecology & Evolution19, p. 516–522.
(en)Rosen, B.R. & Turnsek, D.;1989:Extinction patterns and biogeography of scleractinian corals across the Cretaceous/Tertiary boundary, Association of Australasian Paleontology Memoir8, p. 355–370.
(en)Sheehan, P.M. & Fastovsky, D.E.;1992:Major extinctions of land-dwelling vertebrates at the Cretaceous–Tertiary boundary, eastern Montana, Geology20(6), p. 556–560,[3].
(en)Signor III, P.W. & Lipps, J.H.;1982:Sampling bias, gradual extinction patterns, and catastrophes in the fossil record, in:Silver, L.T. & Schultz, P.H. (red.):Geological implications of impacts of large asteroids and comets on the Earth,Geological Society of America Special Publication190, p. 291–296.
(en)Vescsei, A. & Moussavian, E.;1997:Paleocene reefs on the Maiella Platform Margin, Italy: An example of the effects of the cretaceous/tertiary boundary events on reefs and carbonate platforms, Facies36(1), p. 123–139.
(en)Wilf, P.; Labandeira, C.C.; Johnson, K.R. & Ellis, B.;2006:Decoupled Plant and Insect Diversity After the End-Cretaceous Extinction,Science313(5790), p. 1112–1115.
(en)Wilf, P. & Johnson, K.R.;2004:Land plant extinction at the end of the Cretaceous: a quantitative analysis of the North Dakota megafloral record, Paleobiology30(3), p. 347–368.
