Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед - Дж. Д. Макдугалл

Скорость вымирания морских организмов (в процентах от количества вымерших биологических семейств) очень резко колебалась на протяжении последних нескольких сот миллионов лет. Наибольшая скорость совпадает с границами между геологическими периодами. Приведено с изменениями по рисунку 1 из статьи Д. М. Рауп и Дж. Дж. Селкоски в журнале «Сайенс», том 231, стр. 832. Американская ассоциация за прогресс в науке. Используется с разрешения. 

Полезно вспомнить, что крупные массовые вымирания, подобные случившимся на границах мела и третичного периода или перми и триаса, происходят на фоне текущих вымираний, являющихся нормальной особенностью эволюции. Что отличает события массового вымирания, так это драматическое возрастание скорости, с которой происходит вымирание, и их глобальный характер. Границы между подразделениями шкалы геологического времени, определенные первыми геологами, фиксируют моменты в истории Земли, когда произошли крупные по масштабу, резкие и широко распространенные изменения. Они определялись чисто качественным образом: старые формы исчезали, новые занимали их место, а граница проводилась посредине. Современный, более строгий анализ ископаемой летописи использует статистику для оценки скоростей, с которыми появляются и исчезают группы животных и растений. Эти исследования осветили пять или шесть действительно крупных вымираний, каких следовало бы ожидать, если бы столкновение с каким-нибудь космическим телом, которое представляет собой поистине мгновенное событие, играло роль в вымираниях. И если причины большинства массовых вымираний являются гораздо более земными, чем столкновение с внеземным объектом, то, может быть, кое-что можно узнать о них путем изучения того, что известно о подоплеке «нормальных», постоянно происходящих вымираний. В отношении последних существует целый ряд примеров из настоящего и из сравнительно недавнего прошлого, которые дают нам совершенно однозначную информацию о причинах. Прежде всего здесь играют роль климатические изменения, даже очень тонкие. Например, в наши дни в пустынях южной Калифорнии существуют виды мелких рыб, которые выживают только в нескольких изолированных оазисах. Если они не будут защищены человеком, то они скоро вымрут. Несколько тысяч лет назад, в более водообильные для этого региона времена, эти рыбы процветали в больших озерах, существовавших там, — как и индейцы племени кахуилла, кочевавшие в окрестностях этих озер.

Существуют сильные косвенные доказательства того, что в основе некоторых крупных вымираний прошлого лежат климатические изменения. Конкуренция, особенно конкуренция из-за пищи, является второй причиной вымирания, хотя вряд ли она являлась преобладающей причиной при массовых вымираниях. Некоторые ученые возражали против того взгляда, что конкуренция явилась причиной подчиненной роли млекопитающих в течение мезозоя. Хотя их эволюция как бы приостановилась в начале этой эры, они смогли захватить господствующее положение только после исчезновения динозавров, то есть почти 200 миллионов лет спустя. В историческое время неизбежное или даже планируемое внедрение чуждых видов человеком часто приводило к упадку, а иногда и к полному исчезновению туземных популяций как растений, так и животных из-за конкуренции. Стоит привести здесь в качестве примера почти полное вымирание туземных австралийских сумчатых, начавшееся, когда человек впервые появился на этом континенте.

Список возможных факторов массового вымирания является довольно длинным. Он содержит различные механизмы, начиная с экзотических и кончая обычными. В качестве примеров укажем на возможный взрыв ближайшей сверхновой звезды, в результате которого Земля получила сверхдозу смертельной радиации; последствия тектоники плит, выразившиеся в движении континентов в благоприятные или неблагоприятные климатические пояса, а также поднятия и опускания уровня океанов. Вероятно, одним из наилучших способов исследовать возможное значение некоторых из них является более подробное изучение уже установленных вымираний и, в частности, определение типов вымерших организмов, а также поиски независимых свидетельств любых изменений среды обитания во время вымирания.

ДОКЕМБРИЙСКОЕ ВЫМИРАНИЕ?

Первое событие, которое по крайней мере некоторыми палеонтологами считается массовым вымиранием, произошло в докембрийское время. Его точное время с определенностью не установлено, но произошло оно где-то в конце протерозойской эры. Организмы, которые оно затронуло, относятся к эдиакаранской фауне, упоминавшейся в главе 7, хотя некоторые виды водорослей тоже, кажется, исчезают примерно в это же время. Среди палеонтологов идут довольно жаркие споры, где именно эдиакаранские животные подключаются к общей схеме эволюции, и особенно по вопросу, связаны они или нет с фауной типа поздних сланцев Берджесс-Шэйл. Но независимо от их связей с другими организмами эдиакаранские

ископаемые остатки широко распространены в отложениях позднедокембрийского мелководья; их находят на большинстве современных континентов. Относительно хорошая сохранность, несмотря на отсутствие у них минерализованных скелетов или раковин, и их очевидно быстрое исчезновение были загадкой. И действительно, было выдвинуто возражение, что эти животные вовсе не подверглись массовому вымиранию; их внезапное исчезновение в ископаемой летописи обусловлено изменением условий их сохранности как окаменелостей. Наиболее часто упоминаемой причиной таких изменений является резкое увеличение числа падальщиков, донных, живущих в иле животных или окисляющих бактерий, которые — порознь или все вместе — быстро бы уничтожили хрупкие остатки эдиакаранских животных. Однако не было найдено никаких независимых свидетельств того, что увеличение количества любых из этих организмов действительно совпало с исчезновением эдиакаранских животных. Кроме того, имеется много примеров более поздних отложений, не содержащих эдиакаранских окаменелостей, которые в других отношениях очень похожи на них. В них не обнаружено никаких признаков резких изменений среды их отложения. Таким образом, исчезновение этой весьма разнообразной по количеству форм фауны вместе с признаками вымирания некоторых типов водорослей приблизительно в это же время показывает, что в конце протерозоя действительно произошло массовое вымирание.

Но если такое событие действительно произошло, то какова была его причина? Отложения, относящиеся к этому периоду времени, были тщательно изучены на предмет повышенного содержания иридия, но таковые не были обнаружены. На основании имеющихся (по общему признанию скудных) данных, лучшее объяснение состоит в том, что предпочтительная среда обитания эдиакаранских животных — мелководье — резко сократилась по площади в результате падения уровня моря. Анализ осадков, сохранившихся от позднего докембрия, говорит о повторяющихся циклах подъема и спада уровня воды. Одно из крупнейших понижений уровня океана (называемых также регрессией — отступанием) в течение этого времени совпадает как будто с вымиранием эдиакаранской фауны.

Действительно, очень многие исследователи считают, что изменения уровня моря, особенно понижение его, явилось главным фактором многих отмеченных в каменной летописи массовых вымираний. Поскольку результатом выветривания и эрозии является размывание гор и холмов, снижающее общее превышение суши над уровнем морей, то всегда существуют и, вероятно, всегда были обширные пространства континентов, имеющие малую высоту над уровнем моря. В этих регионах даже сравнительно умеренные изменения уровня моря имеют драматические последствия. Биологическая активность является, как правило, высокой в мелких морях, и времена с высоким уровнем моря создают обширные пространства, благоприятные для морской жизни, но когда море отодвигается, многие из этих организмов вымирают. Общий размах колебаний уровня моря за последние 600 миллионов лет, по-видимому, был очень широк и составил по крайней мере 200 метров.

Несмотря на возможную роль изменений уровня моря при массовых вымираниях, очевидно все же, что они могли воздействовать только на морскую среду обитания. Вымирания, захватывающие также и большие количества обитателей суши (такие, как вымирание на границе мела и третичного периода), нельзя объяснить действием только таких изменений. Более того, не все известные колебания уровня моря, в том числе довольно значительные, совпадают с крупными вымираниями.

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕВОДА ДАННЫХ В КОЛИЧЕСТВЕННУЮ ФОРМУ И ПОНИМАНИЕ МАССОВЫХ ВЫМИРАНИЙ

Геологи и палеонтологи, пытающиеся определить и понять вымирания, сталкиваются с рядом трудностей, которые заслуживают хотя бы беглого рассмотрения. Их легко потерять из вида, когда мы многословно рассуждаем о вымираниях, подобных пермо-триасовому, которое уничтожило 90 процентов морских видов. Действительно ли мы знаем это? И насколько надежны данные?