Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

Глава 12

Плывем, ползем и летим к настоящему

В 1818 году Адам Седжвик получил должность вудвордовского профессора геологии в Кембриджском университете. Эту должность почти век назад создал его знаменитый предшественник[60], и такое назначение стало большой честью для ученого. Однако формального геологического образования у Седжвика не было. Легенда гласит, что он пошутил: «До сих пор я не перевернул ни одного камня, отныне буду переворачивать все»[61]. Говорил он это или нет, но деятельность Седжвика вполне соответствовала этой фразе. Он стал одним из главных поборников новой науки геологии, вдохновляя студентов Кембриджа своими восторженными лекциями. Одним из его учеников был молодой Чарлз Дарвин, с которым у Седжвика сложились дружеские отношения: ученый брал Чарлза на летние полевые работы в Уэльсе, и даже во время путешествия на «Бигле» Дарвин отправлял Седжвику заметки, окаменелости и породы. Некоторые из этих образцов находятся в университетском музее геологии, носящем имя Седжвика.

Работы Седжвика в Уэльсе, где Дарвин приобретал первый опыт в геологии, послужили основой для выделения первого геологического периода фанерозойского эона — кембрийского периода. Седжвик назвал исследуемые породы Уэльса кембрийской системой (Камбрия — римское название Уэльса). Он понял, что кембрийские породы очень стары, но в нескольких местах ученый нашел породы, лежащие еще ниже, возраст которых должен был быть еще больше. В то время как в кембрийских слоях геологи обнаруживали окаменелости, в более старых породах никаких признаков жизни не было. Из-за этого Седжвик и многие его коллеги полагали, что кембрийские породы зафиксировали появление жизни на планете.

Как мы уже знаем из предыдущих глав, дела обстоят иначе. Без сомнения, фанерозойский эон, начавшийся с кембрийского периода, стал свидетелем беспрецедентного распространения и разнообразия жизни, и она в конечном итоге заняла все мыслимые экологические ниши на суше, в океане и в воздухе. Этот резкий всплеск эволюции получил название «кембрийский взрыв» из-за скорости и масштабности нарастания биологического разнообразия. Однако к моменту начала кембрийского периода 542 миллиона лет назад история жизни уже насчитывала миллиарды лет. Просто у животных кембрия впервые появились твердые части тела — раковины и защитные хитиновые панцири; они сохраняются гораздо лучше, чем их предшественники, и поэтому кембрийские (и более поздние) породы обычно содержат легко узнаваемые окаменелости. Совершенно понятно, почему Седжвик и другие геологи сочли, что жизнь впервые появилась в кембрии.

Некоторые события фанерозойского эона уже обсуждались в книге, но для завершения обзора истории Земли в этой главе дается общее представление о том, как наша планета и особенно жизнь на ней развивалась в течение последних 20 процентов ее истории. Чем ближе мы подходим к настоящему, тем больше знаем — это очевидно из временной шкалы, показанной на рисунке 1. Породы дают нам множество сведений, которые помогают разделить фанерозой на более мелкие части, нежели предыдущие стадии в истории Земли.

Земля в начале фанерозойского эона по-прежнему существенно отличалась от знакомой нам планеты. Формы континентов мало походили на современные, иным было и их расположение на земном шаре (рисунок 33). Основные массы суши лежали в южном полушарии. Материк Лаврентия, впоследствии ставший Северной Америкой, находился недалеко от экватора. Глобальные ледниковые периоды протерозойского эона — времена Земли-снежка — остались в прошлом: уровень углекислого газа в атмосфере был высоким, климат — теплым, и, поскольку постоянные ледниковые льды связывали мало воды (или не связывали ее вовсе), то уровень океанов был выше, так что значительные части континентов затопляли мелководные внутренние моря. Количество кислорода в атмосфере уступало современному лишь незначительно, что давало возможность процветать сложным морским животным. Однако на материках никаких растений еще не было, и без растительного защитного покрова они подвергались интенсивной эрозии.

Рисунок 31 — это простая временная шкала для фанерозоя, где показаны некоторые из самых важных событий, произошедших на этом отрезке геологического времени. Обратите внимание на периодические массовые вымирания, происходившие за последние полмиллиарда лет. Путь от относительно простых растений и животных, существовавших в начале фанерозойского эона, к современному сложному разнообразию оказался ухабистым, и время от времени происходили массовые исчезновения различных форм жизни. Исчезновение отдельных видов — это нормальная составляющая эволюции, однако эти редкие короткие интервалы массового вымирания затрагивали одновременно множество групп растений и животных, а во время некоторых из них виды исчезали в сотни и даже тысячи раз быстрее обычного. Как мы уже видели в предыдущих главах, эти отрезки массовых вымираний, по-видимому, были обусловлены необычными условиями окружающей среды, хотя до сих пор нет единого мнения о том, какими были эти условия в каждом конкретном случае.

Структура геохронологической шкалы неявно признавала существование массовых вымираний еще до того, как придумали этот термин. Границы поставили там, где палеонтологическая летопись показывает масштабные и резкие изменения; два из числа наиболее серьезных вымираний отмечают границы между самыми крупными подразделениями фанерозойского эона — эрами. Они отмечают пермско-триасовую границу и мел-палеогеновую границу[62] и входят в так называемую «большую пятерку» массовых вымираний фанерозоя.

В качестве пусковых механизмов этих вымираний предлагались физические изменения окружающей среды, включая, например, глобальное похолодание и оледенение, влияние масштабной вулканической активности (включая глобальное потепление, вызванное выбросами парниковых газов), повышение кислотности океанов из-за высокого содержания двуокиси углерода, выбросы ядовитого сероводорода из бескислородного океана и различные эффекты столкновений. В последние годы к причинам массового вымирания добавилась еще одна: деятельность человека. Большинство биологов считают, что мы сейчас находимся посреди кризиса биоразнообразия: в течение следующего столетия может вымереть 50 и более процентов всех существующих видов. Это исчезновение идет с беспрецедентной скоростью, несравнимой даже с самыми крайними оценками для «матери всех вымираний» — пермского массового вымирания на пермско-триасовой границе. Нынешний кризис уже назвали шестым вымиранием, и, если экологические перемены не замедлятся, он может составить конкуренцию большой пятерке фанерозоя или даже превзойти ее. Причин у современного исчезновения видов много, и все они в конечном итоге сводятся к деятельности человека: в частности, это сокращение среды обитания, добыча (охота и особенно промышленное рыболовство), глобальное потепление, вызванное сжиганием ископаемого топлива.

Рисунок 31. Временная шкала важных биологических и физических событий фанерозойского эона. Даты указаны в миллионах лет до настоящего момента. Плейстоценовый ледниковый период, длившийся несколько миллионов лет, не показан.

Сведения о пяти крупнейших вымираниях фанерозоя мы получаем в основном из палеонтологической летописи животных, обитавших в океанах. Это самые многочисленные и биологически разнообразные окаменелости из имеющихся, причем у них глобальный характер — ведь морские окаменелости