Этот зловещий механизм вымирания

Вымирание в конце палеозоя, в так называемый «пермский период» было, без сомнений, самым грандиозным в истории Земли. 240 миллионов лет тому назад исчезло 96 процентов всех видов. Пока никому не удалось привести убедительные доказательства столкновения в этот период Земли с космическим телом. Наиболее вероятная версия состоит в том, что планета сама совершила это убийство.

Пермское вымирание впервые столь сильно поразило наземные формы жизни. В предыдущие эпохи жизнь была ограничена в основном водной средой. Но в конце пермского периода уже образовались болота, над ними роились насекомые, земноводные величиной с хорошую свинью бродили по теплой земной поверхности. На суше доминировали похожие на млекопитающих ящеры всевозможного облика. Ранние виды действительно напоминали ящериц, более поздние наводят скорее на мысль о танке с собачьей головой и коротким хвостом. Возможно, у них был мех. Специалисты считают, что по строению скелета и зубов они больше похожи на млекопитающих, чем рептилии, развившиеся одновременно с ними, их, так сказать, кузены. Например, конечности у этих разновидностей отходили от туловища прямо, а не в стороны, как у прочих пресмыкающихся.

Пока подобные млекопитающим рептилии эволюционировали, тектонические силы Земли свели все континенты в один колоссальный массив — Пангею. С этим гигантским континентом количество мелководий — наиболее богатых обитателями мест планеты — резко сократилось. Кроме того, Пангея охватила оба полюса, чем вызвала серию губительных для жизни ледниковых периодов в обоих полушариях. Согласно взглядам Боба Слоана из Миннесоте —кого университета, уровни моря подскакивали и падали с амплитудой 200 метров, береговые линии выдвигались и отступали на тысячи километров. Остыли даже тропические моря. На суше климат стал значительно более резким, с холодными сибирскими зимами.

Время динозавров

По словам Слоана, за 8 миллионов лет пермского периода произошло шесть массовых вымираний рептилий, похожих на млекопитающих. Причем этот процесс мог происходить импульсами, отражающими колебания климата во время пермского периода. Как это ни парадоксально, вымирания приносят пользу эволюции живых существ.

«Взгляните, что оставалось после каждого такого импульса, — говорит Слоан. — Выживали теплокровные, лучше приспособленные к холодному климату. У них прослеживается тенденция к усложнению ротового аппарата и зубов, а также к совершенствованию дыхательной системы».

Выживали, как правило, мелкие формы, вырабатывая определенный шаблон поведения, спасительный при следующих катаклизмах. Как говорит Слоан, «малый рост — наивернейший способ поведения при грандиозном вымирании». Крупным существам нужно много пиши, им труднее найти убежище.

Одно коренастое существо, чьи предки пережили конец пермского периода, — клыкастый травоядный листозавр. После пермского периода он расселился по всей Пангее, потому что не осталось крупных хищников, способных к охоте на листозавров. В следующем, триасовом, периоде эволюция преподнесла новые чудеса эксперимента. Морские чудовища, ихтиозавры, заселили моря, крокодилы — болота. Возникли и первые динозавры. Очень быстрые и маленькие, они часто передвигались на задних конечностях. Прямостоячее положение тела освобождало их передние конечности для хватательных движений.

Благодаря теплокровности многие динозавры развили высокие скорости обмена веществ. Некоторые были покрыты пухом, а позднее и перьями. Но с эволюцией крыльев спешки не было. Динозавры и в этом виде прекрасно ощущали себя в исторической драме, однако полностью вытеснить подобных млекопитающим рептилий они не могли. К концу триасового периода, приблизительно 200 миллионов лет назад, динозавры получили небольшую помошь из космоса.

В пустынных районах провинции Квебек расположен Маникуаганский кратер размером в половину штата Коннектикут. Только радиометрические данные показывают, что этот кратер образовался в результате падения раскаленного космического тела за несколько миллионов лет до конца триасового периода. Правда, Пол Олсен из геологической обсерватории Лэймонта‑Догерти Колумбийского университета подозревает, что этот катаклизм датирован неверно. К тому же, по его словам, «от одного только снаряда таких размеров должно было сгореть все живое от места падения до штата Нью‑Джерси».

Какова на самом деле была эта катастрофа, мы можем только догадываться. Тем не менее динозаврам помог космос, потому что в подобных катастрофах менее приспособленные рептилии погибают. И динозавры по‑хозяйски расселились на земле. До следующего геологического периода, когда, словно в калейдоскопе от встряски, меняется картина мира.

За долгий юрский период (190—195 миллионов лет назад) рептилии достигли огромных размеров. Гигантские бронтозавры и родственные им существа бродили по долинам рек, поедая ветви высоких хвойных деревьев. Такой же образ жизни вели покрытые броней стегозавры размером с трактор.

Все эти чудовища вместе с мелкими динозаврами и морскими существами исчезли, когда в конце юрского периода разразился глубокий и таинственный кризис. Но появилась и выжила новая генерация низкопасушихся динозавров с клювовидным ртом. Что сделало их эволюционными победителями? На этот вопрос нет ответа.

Однако динозавры сильно пострадали во время теплого мелового периода (135—137 миллионов лет назад). В конце его еще один, не очень ясный импульс вымирания поразил и сушу, и моря (примерно 90 миллионов лет назад).

Существует гипотеза о неожиданных виновниках массовой гибели видов животных. Эту зловещую роль приписывают цветам.

К тому времени цветущие и плодоносящие растения (их называют цветковыми) начали покорять сушу. Привлекая насекомых своей пыльцой и семенами, они быстро колонизировали Землю. Эти растения размножались очень быстро. Специалист по динозаврам Роберт Бэккер из Колорадского университета доказывает, что цветковые растения получили развитие благодаря низкопасущимся динозаврам мелового периода. Поедание динозаврами низкорослых растений грозило полным уничтожением всем растительным видам, кроме цветковых. А их‑то спасала высокая репродуктивная способность. В свою очередь, агрессивное распространение цветковых растений должно было повлиять на рацион динозавров. Он сделался однообразным. Не привела ли его скудость к болезням и вымиранию?

В конце мелового периода мир увидел утконосых динозавров, бродящих по болотам и лесам. На более открытых пространствах, особенно в западной части Северной Америки, огромные стада носороговидных трицератопов и их родственников поедали новую цветковую растительность.

Всего примерно 30 родов и, возможно, сотня видов динозавров населяли планету в последние 10 миллионов лет мелового периода. По другим данным, все, кроме 13 родов, вымерли до конца мелового периода.

Самые последние, «горячие», свидетельства говорят в пользу того, что 9 родов динозавров могли перекочевать в эпоху палеоцена.

Ответы на эти вопросы похоронены на Великих Равнинах. 10 тысяч лет тому назад отступающий ледник прошел недалеко от границы Северной Дакоты с Монтаной. Потоки воды размыли и прорезали горные породы, как бы подготовив их для показа будущим геологам. В этих обнаженных скалах — летопись последних 2 миллионов лет мелового периода. Они единственное место на Земле, где сохранились и иридиевый слой, и многочисленные ископаемые останки последних динозавров.

«Мы нашли млекопитающее»

Июльским утром мрачные скалы запестрели яркими рубашками ученых и просто интересующихся любителей, приехавших по заданию Милуокского музея.

«Мы хотим узнать, насколько разнообразен был тогда животный мир, — объясняет руководитель работ, Питер Шихан, сотрудник музея. — Точно еще не доказано, что динозавры вымерли до катастрофы‑столкновения. Мы стараемся исключить одну из двух возможностей: либо постепенное угасание, либо внезапную гибель. При длительном вымирании останки будут совсем не похожи на те, что возникли после катастрофы с астероидом».

Шихан полагает, что прежние оценки разнообразия динозавров были некорректны. Североамериканские залежи их ископаемых останков чаще подвергались раскопкам, чем другие места захоронений.

В прошлом охотники за окаменелостями коллекционировали только образцы, пригодные для хранения в музеях, и игнорировали фрагменты, хотя это наиболее ценные индикаторы реального разнообразия жизни в меловом периоде.

Осколки, вызвавшие в тот день сенсацию, принадлежали не динозаврам и даже не рептилиям.

«Мы нашли млекопитающее, — объявила палеонтолог Диана Габриэль, склоняясь над челюстной костью какого‑то сумчатого животного. — Он был немного крупнее болонки. Значит, это был великан для своего времени».

Млекопитающие редки в позднемеловых отложениях, но для миннесотского палеонтолога Боба Слоана они представляют определенный интерес. По мнению Слоана, в тот период, когда уровень моря понизился и образовался мост между Северной Америкой и находившимся в долгой изоляции азиатским материком, на Америку обрушилось нашествие мелких азиатских млекопитающих. Они стали поедать те же цветковые растения, которыми кормились динозавры. «Млекопитающие съедают меньше пищи в пересчете на одно животное, — говорит Слоан, — но их было так много, что они полностью подорвали пищевую базу динозавров». Существует и другое мнение: под влиянием климатических изменений произошла смена растительности.

Действительно, динозавры и их летающие кузены птерозавры стали жертвами вымирания в конце мелового периода. А черепахи, крокодилы, многие ящерицы и большинство млекопитающих благополучно пережили критический период из‑за того, что были мелкими, и им легче было найти себе убежище.

Выдающийся теоретик Стивен Стэнли из университета Джонса Гопкинса считает причиной вымирания долговременное похолодание. Но для такого утверждения нет веских оснований. До следующего ледникового периода оставалось еще 10 миллионов лет. Массовые извержения вулканов могли бы вызвать понижение средних температур в результате выброса в атмосферу частиц пыли, которые создали преграду солнечному свету. В самом деле, к этому времени приходятся мощнейшие излияния лавы. Этот базальтовый поток похоронил Деканское плоскогорье в Индии Однако многие вулканологи сомневаются в том, что сравнительно спокойные по своей природе извержения вулканов могли выбросить в верхние слои атмосферы количество пыли, достаточное для похолодания планеты.

Так или иначе оно произошло, но Стэнли оспаривает гипотезу об ударе. Может быть, столкновение было, но явилось лишь последней каплей в глобальном разрушении экосистемы. Как говорится: «Беда никогда не приходит одна».

Сторонники гипотезы о столкновении утверждают, что Земля претерпела удар не только одного гигантского тела. На нее обрушился поток комет, который длился несколько миллионов лет.

Эрл Кауфман из университета штата Колорадо доказательством этого считает изменение химизма океана, которое началось за 2 миллиона лет до вымирания. Он утверждает, что нарушения были вызваны кометами, падавшими в океан. Возникали цунами. Они поднимали бескислородную воду с глубин, как это было во время прежних вымираний. Океанические события вызвали глобальный климатический кризис, более сильный, чем тот, что мы наблюдали в связи с явлением Эль Ниньо. Финальный удар, по словам Кауфмана, пришелся по суше, где он вызвал огненные штормы, поднял сажу и сплошную пелену пыли.

Однако возникает важный вопрос относительно этого удара: где же кратер? «Самый мощный удар, нанесенный из космоса, самое значительное вымирание за последнюю сотню миллионов лет совпали по времени с мощнейшим излиянием лавы, — замечает геолог Майкл Рампино из Нью‑Йоркского университета. — Совпадение точное». Он и некоторые другие ученые предполагают, что объект упал на Индию, потому что именно там был величайший за всю историю выход лавы.

Тихий фермерский город Мэнсон в штате Айова расположен в центре 32‑километрового кратера, заполненного обломками горных пород, принесенных последним ледником. Единственная достопримечательность современного Мэнсона — высокая башня элеватора. Геологи, однако, недавно датировали мэнсонский кратер — ему 66 миллионов лет. Это как раз совпадает с вымиранием видов в меловой период. Однако многие ученые полагают, что диаметр кратера слишком мал для того, чтобы можно было предположить те колоссальные разрушения, которые последовали бы после столкновения. С другой стороны, возможно, что 32 километра — это диаметр только внутреннего котлована. Удар мог поразить и океан, но рубцы на морском дне погребены более поздними наслоениями или уже сглажены тектоническими процессами.

Еще более спорным, чем сама гипотеза о столкновении, является утверждение, что такие удары происходят регулярно. Джек Сепкоски и Дэвид Рауп из Чикагского университета собрали записи о полутора столетиях исследований окаменелостей и нарисовали итоговый график. Получилось, что вымирания происходят с периодичностью в 26 миллионов лет. Такая регулярность требует какого‑то космического источника.

Земной механизм поддержания подобной периодичности неизвестен. Многие ученые спорят с Раупом и Сепкоски, привлекая для этого статистические методы; многие соглашаются, выискивая для этого астрофизические объяснения. Наиболее очевидным источником тревоги может служить плотное облако комет, которое, как полагают астрономы, окружает нашу Солнечную систему. Что‑то периодически нарушает порядок в этом облаке, и оно начинает выбрасывать в течение нескольких миллионов лет эскадрильи комет к внутренним планетам.

Предложено три возможных механизма, объясняющих это явление. Плотная черная звезда, обращающаяся вокруг Солнца, выталкивает кометы, когда проходит через их облако. Так же может действовать неизвестная десятая планета. Что касается третьего варианта, то он связан с периодическим прохождением Солнечной системы через плотную звездную спираль Галактики — Млечный Путь. Возможно, тогда кометная оболочка и возбуждается, выбрасывая полчища больших и малых комет.

Астрофизики находят в каждом из трех вариантов динамические сложности. Многие утверждают, что поток комет возникает случайно, а не регулярно. Другие считают, что интервал равен не 26, а примерно 30 миллионам лет.

Согласно обеим этим версиям, следующий смертоносный пик наступил 34—40 миллионов лет тому назад. Эта волна уничтожила носороговидных млекопитающих и множество видов морских существ. Однако теоретики постепенного вымирания указывают на достоверно установленное похолодание — как раз в этот период. По их мнению, оно вызвало очередную волну исчезновения видов.

Защитники 26‑миллионного цикла указывают на умеренное вымирание, случившееся приблизительно 14 миллионов лет тому назад, когда планета подверглась последней бомбардировке кометами. Сейчас мы находимся в безопасном периоде. У сторонников 30‑миллионного цикла доказательств меньше.

Майкл Рампино указывает на 3 больших кратера — Бозумтви в Гане (10,5 километра в диаметре) и два на территории бывшего Советского Союза: Элгигитгин (23 километра) и Жаманшнн (13 километров). Все они появились 3,5 миллиона лет тому назад. «Мы все еще находимся в потоке комет, — говорит Рампино. — Комета Галлея часть его. Мы еще не выбрались из этого душа».

Интригующие осколки от столкновения небесного объекта с нашей планетой были недавно обнаружены на дне океана в 600 километрах от мыса Горн. Столкновение произошло 2,3 миллиона лет тому назад.

«Приблизительно в это время климат резко изменился, — замечает Фрэнк Кайт, руководитель группы из Калифорнийского университета в Лос‑Анджелесе, которая обнаружила доказательства этого столкновения. — Огромные шапки ледников появились в Северном полушарии».

Кайт замечает, что климат ухудшился еще до этого, приближалось оледенение. Но, продолжает рассуждать он, поступление водяного пара в стратосферу способствовало образованию глобального облака, которое отражало тепло от верхних слоев атмосферы. «Никто не будет утверждать, что только столкновения вызывают оледенения, — добавляет Майкл Рампино. — Но разве они не могут переключать климат на новый режим?» Так или иначе, теперь мы уверены в существовании космического расписания вымираний.

Но в это размеренное расписание вмешались новые обстоятельства. На Земле появился человек: вымирание видов пошло по ускоренному сценарию.