"Великие катастрофы в истории Земли" - читать интересную книгу автора (Резанов Игорь Александрович)

Исчезновение динозавров

Французский ученый Ж. Кювье, основоположник палеонтологии — науки об организмах, живших на Земле в геологическом прошлом, в трактате «Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара» (1830) изложил свои представления с связи смены фауны и флоры в истории Земли с великими геологическими переворотами, уничтожавшими живые организмы. Идеи Кювье вошли в историю науки как теория катастроф.

Ошибочность идей Кювье была очевидна для многих передовых биологов еще до появления учения Ч. Дарвина, но после того как в геологии восторжествовали эволюционные идеи Ч. Лайеля, а в биологии — Ч. Дарвина, теория катастроф сохранилась лишь в истории науки.

Как известно, согласно учению Ч. Дарвина, эволюция животного мира и растений определяется естественным отбором. Он устраняет одни генетические комбинации и способствует развитию других, более ценных с точки зрения приспособляемости. Однако объяснение эволюции Живого вещества только лишь как результата естественного отбора встречает ряд трудностей. Так, например, растения, являющиеся по сравнению с животными более пассивными организмами, должны были бы сравнительно слабо развиваться. На самом же деле цветковые растения, наиболее молодые и высокоразвитые, насчитывают гораздо большее число видов, чем млекопитающие. Возможно, этим объясняется в последние годы возврат некоторых палеонтологов к теории катастроф для того, чтобы объяснить причину резкого изменения форм организмов, населявших Землю в ее геологическом прошлом. Наиболее последовательно эти идеи в палеонтологии выражает немецкий ученый О. Шиндевольф. Он считает, что катастрофическое вымирание значительных групп организмов произошло в конце пермского периода (230–250 млн. лет назад). В то время исчезло около 24 групп (отрядов) различных представителей фауны, и в дальнейшем на протяжении 10 млн. лет имело место значительное ее обеднение.

Еще больше изменились фауна и флора в конце мезозойской эры, когда вымирание охватило не только морские группы, но и господствовавшую группу наземных четвероногих — динозавров.

Эти резкие скачки в палеонтологической летописи О. Шиндевольф связывает не с геологическими изменениями, происходившими на поверхности Земли, а с внезапными внешними факторами — мощными взрывами солнечной или космической радиации. Взрывы вызывали вымирание одних групп организмов и ускорение темпов возникновения мутаций в других. Возможный катастрофический характер отдельных периодов развития флоры и фауны предполагается и некоторыми другими советскими и зарубежными исследователями.

Следует сразу же оговориться, что большинство палеонтологов, не отрицая влияния крупных изменений физико-географических условий на развитие жизни, считают, что катастрофические факторы не играли существенной роли в процессе эволюции. Они остаются целиком на позициях дарвинской концепции вымирания как нормального процесса, представляющего результат естественного отбора и неизменно сопутствующего эволюции. Наиболее убедительно эта точка зрения аргументирована советским ученым Л.Ш. Давиташвили. Дело в том, что нельзя считать доказанным положение об одновременном, геологически мгновенном исчезновении групп организмов. Вместе с тем даже те ученые-палеонтологи, которые отрицают внезапное катастрофическое вымирание определенных видов животных в прошлом, признают, что в конкретных условиях могли очень быстро вымирать систематические группы.

Вот уже в течение многих десятков лет исследователи самых разных специальностей — геологи, палеонтологи, биологи, астрономы — ищут причины гибели динозавров и многих других пресмыкающихся, происшедшей в позднем мелу, примерно 80 млн. лет назад.

Одной из отличительных особенностей динозавров было то, что многие из них ходили на двух ногах. Так называемые птеродактили могли летать. Тиранозавры (длиной 14 м) считаются самыми крупными из всех плотоядных животных, живших когда-либо на суше.

Крупнейший среди динозавров, передвигавшихся на четырех ногах, травоядный ящер диплодок достигал в длину (от головы до конца хвоста) 25 м. Это животное имело необыкновенно маленькую головку, длинную шею, массивное туловище, очень длинный хвост и столбовидные ноги. Для гиганта, помимо обычного головного и спинного мозга, природа предусмотрела еще один мозг, располагавшийся в области таза и по своему объему в несколько раз превосходивший головной.

В конце мезозойской эры все эти разнообразные и в большинстве своем прекрасно приспособленные к окружающей среде животные вымерли. Одновременно с ними вымер и ряд других морских и наземных животных.

Ученые по-разному оценивали это явление. Но основной причиной гибели считали изменение климатических условий, а частности значительное похолодание. «Зная восприимчивость рептилий к изменениям температуры, — писал выдающийся русский зоолог М.А. Мензбир, — причину вымирания можно было бы искать в резком или Даже постепенном, но значительном понижении температуры; однако флора не дает на это указаний ни в Европе, ни в Америке».[2] Интересные соображения по этому поводу высказал один из крупнейших русских геологов академик А.П. Павлов: «Конечно, климатические изменения имели большое влияние на судьбы органического населения какого-нибудь древнего континента или его части. Но ведь климаты Земли не изменялись внезапно и повсеместно… В большинстве случаев животные и растения могли при ухудшении климата мигрировать в другие широты… и если в некоторых случаях это было невозможно, в известном районе могло иметь место вымирание, но оно должно было иметь местный, а не повсеместный на Земле характер и не могло быть причиной полного исчезновения какой-нибудь из широко распространенных групп. Еще труднее применить это объяснение к вымиранию широко распространенных групп морских животных, на судьбы которых изменения рельефа поверхности суши едва ли могли оказывать фатальное влияние».[3]

Существовало предположение, что гибель травоядных динозавров в конце мела была обусловлена сменой типа растительности, в частности расцветом двудольных покрытосемянных, сильно обогативших атмосферу кислородом и вызвавших снижение в атмосфере свободной углекислоты. Однако и эта причина вымирания всего лишь одной группы животных едва ли могла иметь действие, так как смена растительности произошла еще в начале позднего мела, а резкое вымирание динозавров — лишь в конце его.

Совершенно очевидно, что причину гибели следует искать не в действии того или иного фактора, а в резких изменениях обстановки в целом.

Вымирание ряда групп по времени приходится на ларамийскую органическую фазу. Ларамийский орогенез, совпавший с обширной регрессией моря, должен был чрезвычайно сильно изменить рельеф поверхности земной коры. Это, конечно, повлияло на влажность и общий характер климата, а также на распределение растительности. Для громоздких сухопутных форм рептилий, обитавших, несомненно, на плоском рельефе, быстрое приспособление к новым условиям было трудной задачей, и это обстоятельство, вероятно, оказалось для них роковым,

О. Шиндевольф и ряд других ученых ставят под сомнение совпадение периода ларамийской складчатости с вымиранием живых организмов в конце мезозоя.

Существуют и другие гипотезы, объясняющие этот крупнейший кризис в истории органической жизни Земли. К их числу относится наиболее, на наш взгляд, интересная, выдвинутая еще в 1957 г. советскими учеными В.П. Красовским и И.С. Шкловским. Эта гипотеза предполагает влияние вспышек сверхновых звезд на эволюцию жизни на Земле. Авторы указывают, что каждая вспышка сверхновых дает огромное количество космических лучей с очень высокими энергиями. Солнце, двигающееся вместе с окружающими его планетами в пределах Галактики, могло попадать в такие области космического пространства, где плотность космических лучей была в сотни раз выше, чем в настоящее время. Это происходило тогда, когда сверхновые вспыхивали в непосредственной близости от Солнца. Анализируя частоту их вспышек в пределах Галактики, Красовский и Шкловский приходят к выводу, что примерно один раз в 200 млн. лет в качестве сверхновых вспыхивали ближайшие к Солнцу звезды, находящиеся на расстоянии меньше 8 парсек.[4] Поток жесткого, например рентгеновского, излучения при этом был очень большой интенсивности, превышая обычный уровень космических излучений, достигающих поверхности Земли, в десятки, если не в сотни раз. Такие эпохи длились несколько тысячелетий.

Все это могло иметь серьезные биологические, и прежде всего генетические, последствия. Должна была увеличиться частота мутаций, что, как известно, особенно сказывается на долгоживущих организмах. При вспышках сверхновых вблизи Солнечной системы происходило длительное, продолжавшееся несколько тысячелетий, воздействие на организмы космических лучей с интенсивностью в десятки и сотни раз больше обычной.

В.П. Красовский и И.С. Шкловский предполагают, что с этим процессом связана гибель динозавров в конце мелового периода. Они считают, что увеличение потока космических лучей при вспышках сверхновых иногда могло оказаться и благоприятным фактором для эволюции. Так, не исключено, что пышный расцвет растительности в каменноугольном периоде был обусловлен повышением уровня жесткой радиации космического происхождения. Возможно, этот фактор стимулировал в свое время появление из простых органических соединений сложных комплексов, из которых развивалась жизнь на Земле.

Как уже упоминалось, в конце мелового периода помимо динозавров вымерли еще многие виды живых организмов, например аммониты — моллюски, напоминавшие современных наутилусов и имевшие такую же спирально свернутую раковину. Аммониты, появившиеся еще в позднесилурийскую эпоху (примерно 400 млн. лет назад), быстро развились и во множестве видов были распространены в древних морях. И вот перед их полным исчезновением в меловом периоде, а особенно в позднемеловое время, раковины многих аммонитов приобретают необычные, причудливые формы. Появление «аномальных» раковин можно объяснить ростом мутаций из-за увеличения потока космических лучей, достигавших поверхности Земли. Здесь важно отметить тот факт, что аммониты населяли поверхность моря, т. е. не были защищены от воздействия космической радиации слоем воды. Последнее обстоятельство, напротив, способствовало большей устойчивости в конце мелового периода морских животных по сравнению с наземными. Американский ученый Брамлет считает, что примерно в то же время произошло массовое вымирание фитопланктона — одной из форм микроорганизмов, населявших морскую поверхность и являвшихся продуктом питания для многих крупных животных.

Кратко упомянем и другие гипотезы, объясняющие массовое вымирание некоторых групп живых организмов.

Первая категория этих гипотез исходит из того, что образование гор на поверхности Земли шло относительно быстро, в виде революций. К этим гипотезам относится объяснение причин вымирания, предложенное В.Л. Личковым. По его мнению, в истории развития Земли было шесть геологических циклов, завершавшихся шестью преобразовательными революциями. Каждая такая революция создавала контрастный рельеф земной поверхности, способствовавший интенсивной разрушительной деятельности поверхностных вод и поступлению в пониженные части суши и в моря большого количества солей. Последнее обстоятельство влияло на расцвет растительности и животных организмов. Затем по мере сглаживания рельефа количество веществ, выносимых на низменности и в моря, уменьшалось до тех пор, пока в какой-то мере не становилось минимальным. В этот период происходило массовое вымирание, по выражению Б.Л. Личкова «менее пластичных форм живых существ». Новые горообразовательные движения приводили к новому расцвету сохранившихся форм жизни.

Упоминавшееся выше исчезновение фитопланктона Брамлет объясняет с позиций, близких к гипотезе Личкова. В конце мелового периода Земля переживала эпоху тектонического покоя, в результате чего рельеф поверхности оказался более сглаженным, чем обычно, и соответственно снос в океан минеральных веществ, нужных для питания морских микроорганизмов, сильно уменьшился.

Однако гипотеза Б.Л. Личкова, как и другие близкие гипотезы, опровергается тем, что у современной геологии нет никаких данных об образовании гор на поверхности Земли в виде переворотов. Напротив, есть достаточно много фактов считать горообразовательные движения длительными, происходившими так медленно, что за это время постепенно перестраивалась и перераспределялась фауна и флора.

Довольно распространенная группа гипотез объясняет вымирание организмов изменением состава земной атмосферы. А.П. Павлов считал, что две великие эпохи вымирания живых организмов (одна в конце палеозойской эры — 200 млн. лет назад и другая в конце мезозойской эры — 70–80 млн. лет назад) хронологически соответствуют двум «великим геологическим революциям» — герцинской и ларамийской. В это время интенсивно проявлялся вулканизм, наземный и подводный, приводивший к изменениям газового состава атмосферы и солевого состава морей. По мнению А.П. Павлова, эти изменения и были главным фактором вымирания.

Наконец, существуют гипотезы, связывающие вымирание больших групп организмов с колебанием уровня Мирового океана, с изменением его солености, с количеством микроэлементов в почве и водах.

В то же время следует учитывать, что летопись жизни на Земле пока является далеко не полной, и в результате события, которые представляются внезапными и катастрофическими, на самом деле могли быть обусловлены постепенными изменениями геолого-географической обстановки и сопровождались появлением организмов; отражавших соответствующие эволюционные процессы.