Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №01 за 2009 год
Долгое время глобальные катастрофы, которые могли влиять на эволюцию земной жизни, мало интересовали ученых. Геологам и палеонтологам важнее было понять поступательное и непрерывное изменение видов. Лишь относительно недавно, в середине прошлого столетия, когда установили, что массовые вымирания совпадают по времени с катастрофическими событиями, такими как вспышки вулканизма и падение метеоритов, их стали изучать целенаправленно.
Впервые о катастрофах, которые случались на Земле в прошлом, заговорил в начале XIX века французский естествоиспытатель Жорж Кювье. Талантливый палеонтолог понимал, что животные прошлых эпох совершенно не были похожи на нынешних, что, к примеру, кости ихтиозавров и плезиозавров находятся в определенных слоях Альп и искать их в более поздних отложениях бесполезно. А кости ламантинов и тюленей, наоборот, не стоит искать рядом с остатками ихтиозавров. Как опытный сравнительный анатом, изучивший обширные коллекции мумий животных и их каменных барельефов, вывезенных солдатами Наполеона из Египта, он видел, что за 2000—3000 лет виды животных не меняются. Чтобы в истории Земли длительностью, как тогда считали, не более 100 000 лет происходили частые смены видов животного мира, нужны какие-то губительные кратковременные события. И Кювье предложил идею периодических катастроф, жертвами которых становились бесчисленные живые существа: «Одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря...»
СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА, 65,5 МИЛЛИОНА ЛЕТ НАЗАД
Кратер и особые горные породы, найденные в районе полуострова Юкатан, на территории современной Мексики, свидетельствуют о том, что там упал астероид. Его падение вызвало катастрофические последствия: взрывная волна выжгла почти все живое в округе, а чудовищное цунами опустошило берега. Волна вынесла на побережье морских обитателей, таких как спрятанные в спиральную раковину моллюски-аммониты и морские ящеры — мозазавры. Их останки оказались за километры от воды и послужили пищей для редких выживших обитателей суши. При ударе о землю астероид испарился и выбил из кратера смесь пыли, пепла, едкого пара, которая, поднявшись в атмосферу, отравила ее и затмила Солнце. Резкое похолодание и кислотные дожди длились, вероятно, несколько лет. Это событие сопровождалось вымиранием 35% видов морских обитателей, а также всех крупных рептилий: морских ящеров, динозавров и птерозавров. Рис. ОЛЬГА ОРЕХОВА-СОКОЛОВА
К идее геологических катастроф ученые вернулись спустя 100 лет, когда обратили внимание на то, что поступательный рост разнообразия организмов, населявших Землю, прерывался по крайней мере двумя грандиозными падениями их численности. Эти перерывы совпадают с рубежами геологических эр: палеозойской, мезозойской и кайнозойской.
Самое массовое за всю историю Земли вымирание живых существ произошло 251 миллион лет назад, в конце палеозойской эры. Свыше 90% морских и 70% наземных видов навсегда исчезли с лица Земли — остались лишь самые мелкие и просто устроенные. В Мировом океане прекратилось образование рифов, до того распространенных по всем морям, а на суше — накопление угля, так как исчезли покрывавшие ее пышные леса из древовидных плаунов, папоротников и разно образных древних голосеменных. Ученые ищут причины этого вымирания как в состоянии самой биосферы, так и вне ее. Среди внешних причин вымирания сегодня чаще всего называют катастрофу, вызванную мощными вулканическими излияниями на территории Восточной и отчасти Западной Сибири. Это было кратковременное по геологическому масштабу событие, сильно повлиявшее на биосферу. Его следы запечатлены в виде обширнейшей толщи базальтов, мощностью несколько километров, называемых Сибирскими траппами.
В обрыве плато Путорана четко видна толща базальтов, излившихся 251 миллион лет назад за кратчайший срок — тысячи лет. Покров древней лавы в этих местах достигает толщины 1,8 километра. Фото: СЕРГЕЙ ФОМИН/RUSSIAN LOOK
Они образовались за кратчайший по геологическим меркам промежуток времени — примерно 160 000 лет, а может быть, не более 8000 лет. Базальтовые лавы покрыли максимум 7 миллионов квадратных километров суши. Из недр исторглось от 2 до 3 миллионов кубических километров вулканических материалов, в том числе миллионы гигатонн двуокиси углерода. Содержание последней в атмосфере того времени повысилось в 7—10 раз. (К примеру, если человечество в течение текущего столетия сожжет все ископаемое топливо, концентрация углекислого газа в атмосфере поднимется в 2—3 раза.) Более того, разогрев атмосферы за счет парниковых газов и своеобразных солнечных батарей в виде туч, состоявших из крупных частиц вулканического пепла и паривших над всей планетой, привел к прогреву верхних слоев океана и высвобождению миллиардов тонн метана, до той поры скованного ледяными кристаллами на шельфе. Этот газ — один из действенных парниковых факторов, к тому же он быстро окисляется, забирая кислород из атмосферы. Общий эффект от атмосферных изменений был усилен своеобразной палеогеографией планеты. В те времена все материки соединились в единый суперконтинент — Пангею, простиравшуюся от полюса до полюса. (Сибирская платформа находилась в его северо-восточной части.) Над центральной, удаленной от побережья, обширной областью суперконтинета почти не проливались дожди, она была сухой и практически безжизненной. Наземные животные сосредоточились по окраинам Пангеи, окаймленным горными грядами, и постепенно перемещались на ее южное, антарктическое побережье, где было не слишком жарко. Падение содержания в атмосфере кислорода сделало жизнь в горах невозможной, и обитаемыми остались лишь небольшие низменные участки.
В такой обстановке в самых невыгодных условиях оказались большинство рептилий и рыб, а также известковые водоросли, кораллы, губки. Первые пострадали из-за недостатка кислорода и отравления углекислым газом, вторых сгубило подкисление морских вод, вызванное растворением в них избытка углекислого газа. Уцелели некоторые наземные амфибии, а также рептилии, например, протерозухии — предки динозавров, цинодонты — зверообразные ящеры, предки млекопитающих, и листрозавры — их отдаленные родственники. Это были животные небольшого размера, которым на поддержание активности требовалось меньше энергетических затрат, а значит, они потребляли меньше кислорода. У листрозавров были приспособления, позволявшие, наоборот, поглощать больше воздуха, а следовательно, и кислорода, — увеличенные грудная клетка и отделы черепа, связанные с дыханием. Среди морских животных катастрофу пережили также самые мелкие фораминиферы, брахиоподы, двустворки, так как им требовалось меньше пищи и кислорода. Их крупные сородичи исчезли. Наземная флора пострадала не меньше, чем фауна, — содержащие хлор выделения вулканов разрушали озоновый слой, жесткое ультрафиолетовое излучение калечило еще не проросшие споры, сернокислые дожди выжигали листву, а последние соки из отмирающих деревьев высасывали расплодившиеся грибы. Былой уровень биоразнообразия на Земле восстановился только 60 миллионов лет спустя, к середине юрского периода.
Космический фактор
Во многих местах Земли, где древнее морское дно выходит на поверхность, можно увидеть тонкий глинистый слой, сформированный 65 миллионов лет назад. Именно по нему геологи проводят границу мезозойской и кайнозойской эр. Примечательный пример такой границы обнаружили недавно в юго-восточной Испании, вблизи местечка Каравака-де-ла-Крус — тонкий, в несколько миллиметров слой рыжеватой глины среди многометровых толщ белых мергелей. Ниже этого слоя встречаются остатки разно образных животных, населявших моря мезозойской эры: кости морских ящеров, раковины аммонитов и мельчайших планктонных существ — фораминифер и кокколитофорид, из которых образовались известковые илы, со временем превратившиеся в известковые породы — мергели. Здесь же встречаются окаменевшие панцири крошечных рачков, которые проглатывали глинистые частицы, спрессовывали их в комки — пеллеты — и в таком более «весомом» виде отправляли на дно, создавая массу осадочного материала. И «вдруг» все эти животные исчезли, и потому полностью прекратилось образование известковых осадков, темпы же накопления глинистых частиц упали в сотни раз — об этом свидетельствует малая мощность пограничного слоя. Несколько тысяч лет море оставалось почти необитаемым, потом жизнь взяла свое, и геологическая летопись запечатлела ее восстановление, начавшееся с безудержного размножения немногочисленных и мелких уцелевших видов фораминифер. Раковинки их потомков и образовали новые слои белого мергеля.
