白亜紀と古第三紀の間の大量絶滅
K-Pg間の大量絶滅とチクシュルーブでの天体衝突の同時発生は、絶滅の原因としての天体衝突説を強く裏付けるものであるが、それでも中には火山の噴火、気候変動、海水温の変化、他の天体衝突といった他の原因を提唱し続ける研究者もいる。
K-Pg間の大量絶滅は天体衝突と関連付けられている唯一の大量絶滅で、マニクアガン・クレーターのような他の大きな天体衝突も地球史上は起こってはいるものの、それらは大量絶滅に直結したとは考えられていない。
白亜紀末期の海水位は、白亜紀中の他のどの時代よりも低かったという明確な証拠がある。マーストリヒト期の地層に含まれる岩石は、最初期は海底のものが多いが、その後のものは海岸線の示し、それ以降は陸生の層となる。こういった層は造山運動のような傾斜・褶曲を示さないので、海水面の低下によって陸上に現れたと考えられる。海面低下の原因について直接の証拠はないが、現在受け入れられている説として中央海嶺の活動性が低下し、自重で沈んでいったというものがある。
海面低下が深刻になると、海で最も種が多く分布する大陸棚部分が減少し、海洋生物種が大量絶滅を起こすとされている。しかし、このメカニズムではアンモナイトの絶滅は起こらないとされている。また、海面低下によって海流や気流が乱れ、地球のアルベドが減少することで世界的な気温の変動が引き起こされるとされている。
海水面の後退は西部内陸海路と呼ばれる白亜紀の北アメリカに存在していた内海を消滅させた。そのため生物の生息地は大きく変わり、ダイナソーパーク累層から産出される化石生物の多様なコミュニティーを支えていた海岸平野も失われた。
また、大陸から流れる水が海に到達するまでの距離が伸びた結果、淡水環境が拡大された。この変化は淡水産の脊椎動物にとっては好ましいものだったが、サメをはじめ海洋環境を好む生物種を苦しめることとなった。
K-Pg境界では、世界中の植物群落で大きな混乱が生じ、多くの植物が絶滅した。これを裏付ける証拠は数多く見つかっており、葉の化石にも花粉の化石にも表れている。K-Pg境界の前、北アメリカには多くの植物が繁栄していたが、境界付近で大規模な絶滅があり、全植物種の57%が絶滅したとされている。ニュージーランドや南極などの南半球の高緯度帯では、大量死こそあったものの、種の入れ替わりは大規模には起こらなかったが、短期的な勢力関係は劇的に変化した。地域によっては、暁新世に入ってからの植物相の回復は、シダ類の大繁殖と共に始まった(シダスパイク(英語版))。シダ類による植生回復は、1980年のセント・ヘレンズ山噴火で植物相が一度壊滅した地域でも観察されている。
K-Pg境界の直後には、光合成を必要とせず植物遺骸からの栄養素を利用する、菌類などの腐生生物が繁栄した。菌類の優占は長くは続かず、栄養源となる植物遺骸が十分に存在し、大気の透明度が回復するまでの間の一時的な現象だった。大気中の塵が減少し、太陽光が十分に届くようになると、光合成を行う植物が回復した。最初の数世紀はたった2種のシダ植物が優占していたと考えられている。
また、被子植物で倍数性が多くみられることも、絶滅を生き延びたことと関連していると考えられている。複数コピーのゲノムを保持することで、急速な環境変化にも適応しやすくなるとされる。
2019年10月に発表された研究結果によれば、この衝突と蒸発が急速な海洋酸性化を引き起こし、長期にわたる気候変動と生態系の崩壊(英語版)をもたらしたことで、大量絶滅の主要因となったと発表された。
2020年1月に発表された研究結果によれば、この大量絶滅の気候モデリングの結果からは、絶滅の原因として小惑星の衝突が支持される一方、それまで天体衝突説に対抗されて唱えられていた火山活動は原因として支持されなかったという。
このほかにも、大量絶滅の原因として、デカン・トラップに代表される火山活動や、気候変動、海面変動などが寄与した可能性がある。
K-Pgの大量絶滅によって、多くの生物が絶滅した。この時に絶滅した生物としては非鳥類型恐竜が最もよく知られており、陸上では哺乳類や鳥類、爬虫類、昆虫、植物でも多くの生物が絶滅した。また海中においては、首長竜やモササウルス類が完全に絶滅し、サメやエイが属する軟骨魚類、現生魚類の多くが属する真骨魚類、軟体動物(特にアンモナイトが完全に絶滅)、多くのプランクトンも大きな打撃を受けた。総じて、地球上の生物の75%以上の種が絶滅したとされている。
一方でこの絶滅は、生き残った生物にとっては進化の機会となった。多くの分類群で顕著な適応放散が見られ、打撃を受けた生態的地位の中では多様な種が急速に形成された。特に哺乳類は古第三紀に多様化し、この時代にはウマ類や鯨類、コウモリ、そして霊長類といった新しい形態が誕生している。恐竜のうち生き残ったグループは鳥類のみで、短期間で爆発的に進化し、現在の多様性が生まれた。他には真骨魚類やトカゲにも適応放散が確認されている。