История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет - Роберт Хейзен

Гораздо труднее распознать по окаменелым образцам потери. Установить вымирание можно только путем тщательного изучения разнообразных ископаемых остатков – слой за слоем, период за периодом, в масштабах всей планеты. В результате усилий исследователей в течение нескольких десятилетий удалось установить пять эпизодов массовой гибели за прошедшие 540 млн лет – пять жутких событий, во время которых на Земле вымерло больше половины всех разновидностей живых существ. По мере накопления данных выясняется, что помимо этих пяти имели место не менее пятнадцати эпизодов, правда, не столь масштабных.

Не так просто выявить такие потери по окаменелым образцам, учитывая наступление и отступление океанов, образование и исчезновение мелких морей, замедление образования отложений во время ледниковых периодов, а также неизбежные утраты в результате выветривания. Летопись горных пород отличается разрозненностью и неполнотой, вроде энциклопедии, из которой наугад вырвано множество страниц и полностью потеряно несколько томов. Часто трудно установить геологический возраст того или иного слоя, тем более сопоставить геологические тела в разных частях света. Иными словами, отсутствие той или иной группы животных может быть связано просто с перерывом осадконакопления и образованием таким образом пробелов в геологической летописи. Тем не менее по мере накопления данных и сравнения палеонтологических находок по всему миру становится очевидным, что массовые вымирания животных являются необычным событием на фоне нормального чередования жизни и смерти.

Наиболее масштабное массовое вымирание имело место в конце палеозойской эры, 251 млн лет назад. По некоторым оценкам, тогда погибло 70 % земных и целых 96 % морских существ – глобальная катастрофа, названная Великим вымиранием. Ни до, ни после этого события не исчезало с лица Земли так много живых существ (включая все виды трилобитов).

Мнения специалистов относительно причин Великого вымирания расходятся. Разумеется, это не было разовым событием вроде столкновения с крупным астероидом; не было оно и мгновенным. На самом деле, по-видимому, сыграли роль несколько неблагоприятных факторов. Во-первых, 251 млн лет назад уровень кислорода резко упал с высоких значений в Каменноугольном периоде (35 %) до 20 %. Большое количество кислорода было благоприятно для поддержания жизни высокоразвитых животных, в то же время падение его уровня было большим ударом по животным, привыкшим к «расточительности», которым требовалось много кислорода для метаболизма. В конце палеозоя произошло сильное похолодание и формирование умеренно ледникового периода – южная окраина Пангеи покрылась толстым слоем льда. Вследствие этого понизился уровень воды в океане, обнажив большинство континентальных шельфов. Континентальные шельфы представляют собой самую благоприятную биосферу, и потеря большей части мелководных прибрежных зон наверняка ограничила рост коралловых рифов и других разнообразных экосистем, нарушив цепочку питания в океане.

Активизация вулканической деятельности в конце палеозоя, почти точно совпавшая с массовым вымиранием 251 млн лет назад, составляет другой стрессовый фактор для биосферы Земли – еще одно свидетельство влияния геосферы на биосферу. Продолжительное извержение вулканов в Сибири, выбросившее не менее полутора миллионов кубических километров базальта, одно из самых крупных вулканических событий в истории Земли, нанесло сокрушительный удар по живой природе. В течение сотен тысяч лет выбросы вулканического пепла и пыли уменьшали доступ солнечной энергии и усугубили оледенение, а ядовитые сернистые газы спровоцировали кислотные дожди, что привело к дальнейшему упадку биосферы.

Помимо указанных факторов, некоторые ученые обращают внимание на разрушение озонового слоя как на еще одну возможную причину, вызвавшую величайшее массовое вымирание в истории Земли. Любопытным свидетельством, если не явной уликой, являются мутантные ископаемые споры, найденные в породах конца палеозоя по всему миру, от Антарктиды до Гренландии. Возможно, вулканические выбросы в Сибири послужили толчком для химических реакций в верхних зонах атмосферы, в результате чего уменьшился озоновый слой, открыв окно мутагенному ультрафиолетовому излучению. Каковы бы ни были причины, Великое вымирание пробило огромную брешь в биологическом разнообразии Земли. Для восстановления потребовалось 30 млн лет, но оно все же произошло. Как обычно, после подобных эпизодов большие потери открывали новые возможности. Наступила новая эра – мезозой, и новая фауна и флора заполнили свободные ниши.

Динозавры!

Преуспевающий издатель как-то посоветовал мне: если я хочу, чтобы мои научные труды успешно раскупались, следует включать в них две популярные темы – черные дыры и динозавры. (Этот издатель умудрился даже включить черные дыры в название одной из моих книг, хотя книга не имела к ним никакого отношения.)

Итак, приступим. Динозавры появились около 230 млн лет назад как бенефициарии массовой гибели животного мира в конце палеозоя. Эти очаровательные рептилии вначале были мелкими и медлительными, но на протяжении более 160 млн лет породили разнообразие видов и распространились во всех экологических нишах. Какое-то время после Великого вымирания динозавры соперничали с крупными амфибиями, но очередное вымирание 205 млн лет назад, совпавшее с повышенной вулканической активностью, практически уничтожило большинство других позвоночных, не-динозавров. Последовал бурный рост динозавров.

Динозавры являются наиболее любопытными и интригующими представителями мезозойской эры. Самыми распространенными ископаемыми того периода считаются элегантные спиральные раковины морских головоногих, известных как аммониты. Если бы я не провел детство вблизи палеозойских осадочных пород, богатых окаменелыми трилобитами, а вместо этого вырос где-нибудь в мезозойских землях Южной Дакоты, я, пожалуй, коллекционировал бы аммониты. У них потрясающе красивые раковины, обладающие характерной спиральной симметрией и перламутровой поверхностью. Остатки этих головоногих, отдаленных предков наутилуса, раковина которого тоже состоит из камер, отличаются изысканным рисунком на раковинах, «швами», которые некогда отделяли одну внутреннюю камеру раковины от другой. В отличие от трилобитов, раковины аммонитов не дают полного представления о целом организме. Крупная вытянутая голова с огромными глазами и десятью щупальцами до нашего времени не сохранилась. Уцелело лишь бронированное жилище для этого гораздо более интересного (чем само жилище) животного. Аммониты населяли мезозойские моря, эволюционируя и становясь более разнообразными в течение 160 млн лет.

В мезозое существовали и многие другие любопытные биологические виды. Именно в это время впервые появились цветочные растения. Тогда же возникли и первые млекопитающие. Как и во все периоды истории Земли, изменения в биосфере соседствовали с изменениями географии земного мира. Начала раскалываться Пангея, и образовался Атлантический океан. Содержание кислорода в атмосфере продолжало снижаться, достигнув опасной отметки 15 %, но потом снова подскочило до 21 %, что примерно равно современному значению. Уровень моря то повышался, то понижался, но значительного оледенения в мезозойскую эру не наблюдалось, во всяком случае ничего подобного ледниковому периоду конца палеозоя не произошло.

Перейдем ко времени 65 млн лет назад – одному из самых мрачных периодов в земной истории. Астероид диаметром около 10 км врезался в Землю в районе нынешнего полуострова Юкатан. Гигантское цунами пронеслось по всему земному шару, возникли масштабные пожары, выжигая целые континенты. Громадные тучи испарившегося грунта затмили небо и сильно ограничили фотосинтез. Этот космический удар пришелся по планете, и без того переживавшей не лучшие времена. На массовое вымирание конца палеозоя эхом откликнулись вулканы в Индии, вызвав значительные перемены в атмосфере и ослабив экосистемы Земли на сотни тысяч лет. К этому же времени произошло значительное обмеление морей, обнаживших большую часть континентального шельфа, ослабив связи в цепочке питания и уничтожив тысячи видов аммонитов, из которых выжили только восемь. Причины такого обмеления не вполне ясны, поскольку в это время не отмечалось значительного похолодания. Некоторые исследователи полагают, что виновником могло послужить снижение активности срединного хребта в океане, вызвавшее охлаждение, усадку и последующее опускание всего океанского дна.

Каковы бы ни были причины, действовали ли они по отдельности или вместе, но вымерли все динозавры, за исключением одной незначительной боковой ветви – птиц. Вымерли и последние виды аммонитов. Путь к эволюции млекопитающих был открыт. Эти мелкие, похожие на грызунов позвоночные неплохо устроились по соседству с более крупными (а потому обреченными) родственниками-динозаврами, и то, что им удалось выжить во время мезозойского вымирания, проложило им дорогу почти во все экологические ниши. В Индии в течение 10 млн лет вулканической активности и из-за последствий столкновения с астероидом млекопитающие развивали многообразие видов; в пределах 15 млн лет сформировались древние предки китов, летучих мышей, лошадей и слонов.