Масштабы «великого вымирания»

 

О резких изменениях планетарной биоты в конце мелового периода ученые знали уже в XVIII в.; происходившие тогда события часто называют " Великим вымиранием". Наибольшее внимание обычно привлекает исчезновение гигантских рептилий (динозавров и птерозавров на суше, плезиозавров в море), однако помимо них в это время вымирают аммониты и белемниты, иноцерамы и рудисты (крупные, размером до метра, двустворки) и еще множество морских групп. Особенно сильно пострадал планктон: раковинные простейшие – радиолярии и фораминиферы, одноклеточные водоросли с известковым (кокколитофориды) и кремнеземовым (диатомеи) скелетом. При этом меловые виды обычны и разнообразны буквально до последнего миллиметра отложений перед мезозойско-кайнозойской границей. Из данных магнитостратиграфии следует, что наибольшие изменения фауны соответствуют периоду обращенной полярности магнитного поля Земли (так называемый интервал 39), длившемуся не более 500 тыс. лет. Иными словами, смена мезозойской биоты на кайнозойскую произошла внезапно и очень быстро, что наводит на мысль о какой-то глобальной катастрофе. Поскольку изменения эти охватили как морские, так и сухопутные группы, экологически не связанные между собою, логично было связать ее с какой-то внешней по отношению к биосфере причиной – земной (катастрофический вулканизм и т.п.) или космической (вспышка сверхновой, многократное усиление излучения из космоса из-за переполюсовки магнитного поля планеты, падение гигантского астероида и т.п.).

Очевидно, что экосистемы и биосфера являют собою не механические наборы живых организмов, а высокоцелостные гомеостаты, обладающие своим собственным поведением, способные кондиционировать среду своего обитания и эффективно противостоять внешним возмущениям. Поэтому, с точки зрения биолога, более простыми будут гипотезы, предполагающие внутренние причины экосистемных смен – даже наиболее резких, кризисных (превращения червеобразной гусеницы в твердую неподвижную куколку, а куколки – в бабочку выглядят со стороны явными " кризисами" в процессе индивидуального развития насекомого). При этом внешние воздействия станут " избыточной сущностью", которую можно привлекать лишь после того, как исчерпаны все иные, " внутрибиосферные" варианты объяснения. В середине 60-х годов 20-го века при исследовании разреза пограничных мел-кайнозойских отложений в Губбио (Италия) в тонком слое глины, соответствующем фаунистической границе (его возраст – 67 млн лет), была обнаружена необычайно высокая концентрация редкого металла иридия (Ir), в 20 раз превышающая его среднее содержание в земной коре. Впоследствии такие иридиевые аномалии на мел-кайнозойской границе были найдены во множестве мест по всему миру, а содержание металла в некоторых из них превышает фоновое в 120 раз; протяженность периода, когда накапливались эти осадки, была (судя по толщине их слоя) очень невелика – не более 10 тыс. лет. В земной коре иридий редок потому, что он хорошо растворим в железе: почти весь земной иридий сконцентрирован сейчас в ядре планеты. Соответственно, его довольно много в веществе железных метеоритов, представляющих собой фрагменты планетных ядер.

На этом основании Л. Алварес в 1980 году предположил, что иридиевая аномалия – следствие удара о Землю крупного астероида, вещество которого рассеялось по всей ее поверхности (астероидная гипотеза). Чтобы дать наблюдаемое количество иридия, требуется тело внеземной природы диаметром приблизительно 10 км и массой 1010 т; при его падении на сушу возникла бы воронка диметром около 100 км (главным претендентом на эту роль считают кратер Чикксулуб на Юкатанском полуострове). Расчеты показывают, что при таком ударе в атмосферу было выброшено огромное количество пылевидного материала (в 60 раз больше массы самого астероида).

Альварес и его сторонники полагают, что пыль обращалась вокруг Земли несколько лет, прежде чем выпала обратно на поверхность. Это плотное пылевое облако, сквозь которое слабо проходит солнечный свет, должно было сильно ослабить фотосинтез, что привело к гибели растений (прежде всего планктонных водорослей, имеющих очень короткий жизненный цикл), а затем и питающихся ими животных. Кроме того, это должно было вызвать резкое охлаждение поверхности планеты (" астероидная зима" ). В воде океанов из-за ослабления фотосинтеза накапливается CO2, что ведет к повышению ее кислотности, а это, в свою очередь, – к растворению раковин 62 карбонатсекретирующих организмов (от фораменифер до иноцерамов). Однако, суть дела в том, что наличие причинной связи между иридиевой аномалией (которая факт) и позднемеловым вымиранием (которое тоже факт), вообще-то говоря, решительно ни из чего не следует.

Начнем с того, что иридиевых аномалий в отложениях самого различного возраста найдено (с той поры, как их стали целенаправленно искать) уже несколько десятков – но только они никак не связаны с крупными фаунистическими сменами. И наоборот, все попытки обнаружить следы астероидных импактов в горизонтах, соответствующих другим крупным вымираниям, таким, например, как пермо-триасовое (по справедливости " Великим" следовало бы назвать именно его – оно было куда более масштабным, чем мел-палеогеновое), ни к чему не привели. Существует целый ряд точно датированных метеоритных кратеров даже более крупного размера, чем предполагаемый Альваресом (до 300 км в диаметре), и при этом достоверно известно, что ничего серьезного с биотой Земли в те моменты не происходило. Скрупулезное, " по миллиметрам", изучение пограничных разрезов показало, что синхронность иридиевой аномалии и " Великого вымирания" сильно преувеличена. Массовое вымирание морских организмов было " мгновенным" лишь по геологическим меркам и продолжалось, по разным оценкам, от 10 до 100 тысячелетий (а вовсе не годы, как это должно было быть по импактным моделям). Последовательность исчезновения планктонных организмов в разных местах неодинакова, а пики вымирания могут расходиться со временем иридиевой аномалии на десятки тысяч лет, причем многие группы (например, белемниты) вымирают до аномалии, а не после нее.

Обращает на себя внимание тот факт, что из всех групп, ставших жертвами " Великого вымирания", наземными были лишь динозавры (которые к тому же вымерли несколько позже иридиевой аномалии); неморской группой были и вымершие тогда же птерозавры, но те, судя по всему, были трофически связаны с морем. (Кстати, упоминавшееся выше грандиозное пермо-триасовое вымирание было чисто морским – на суше тогда тоже не произошло ничего примечательного.) Если же обратиться к меловой континентальной биоте, то окажется, что радикальные изменения в составе ее ключевых групп (растений и насекомых) произошли примерно на 30 млн лет раньше, в конце раннего мела.

Эти события впоследствии удачно были названы " ангиоспермизацией мира". Важнейшая их черта – массовое распространение ангиоспермов (цветковых растений).

Появление и распространение покрытосеменных стало одним из ключевых событий в истории биосферы, а вызванные им изменения сопоставимы по своим масштабам с появлением наземных (сосудистых) растений или животных с минеральным скелетом. Нынешний мир – ангиоспермный; голосеменным и споровым пришел в мелу такой же конец, как в позднем палеозое водорослевым матам (при появлении сосудистой растительности).

Ныне голосеменные растут лишь там, где им " позволяют": сосна растет на песках и болоте, а лиственница – на вечной мерзлоте совсем не оттого, что им там хорошо, а оттого, что эти «неудобья» не пригодны для произрастания цветковых. В некоторых ландшафтах (в тропических лесах и в пустынях) голосеменных нет вовсе.

С точки зрения биосферы явный эволюционный успех покрытосеменных был обусловлен следующими тремя свойствами цветковых, позволившими им радикально изменить саму структуру мезозойских экосистем.

1) Склонность к неотении (неотения – обретение организмом половозрелости на ранних (личиночных) стадиях своего индивидуального развития), т.е. в данном конкретном случае к образованию травянистых форм, которые по сути дела есть древесные проростки, ставшие способными к размножению. Вспомним, что голосеменные " траву" не образуют вовсе – ни сейчас, ни в прошлом. Именно травянистые двудольные являются самыми агрессивными сорными растениями, мгновенно захватывающими места нарушений растительного покрова, а травянистые однодольные, склонные к образованию многолетней дернины, наиболее эффективно препятствуют эрозии.

2) Появление " мясистых" листьев с большим объемом фотосинтезирующей паренхимы, вызвавшее появление листогрызущих насекомых. Дело в том, что до того насекомые потребляли лишь генеративные органы, содержимое сосудов, даже древесину – но только не листья: в листе голосеменного (даже такого, как гинкго), попросту говоря, нечего есть. Ситуация меняется лишь с появлением цветковых – объеденные листья и мины (ходы, проедаемые личинками насекомых в толще листа) известны с самого начала позднего мела.

На покрытосеменных сформировалась обширная фауна листогрызущих насекомых, и уже после этого они перешли на голосеменные, папоротники и хвощи.

3) Энтомофилия цветков, открывающая покрытосеменным путь к сложной коэволюции с насекомыми. Собственно говоря, сам цветок покрытосеменных, судя по всему, сформировался в процессе адаптаций к насекомоопылению для защиты завязи от повреждений ее опылителями.

Покрытосеменные впервые появляются в палеонтологической летописи в начале раннего мела, вначале они представлены единичными находками, затем идет стремительное нарастание их числа, а уже в самом начале позднего мела, цветковые составляют большую часть ископаемых флор, т.е. наступает " кайнофит". Среднемеловая экспансия цветковых была столь стремительной (она фактически уложилась в ничтожный по геологический меркам отрезок от 115 до 108 млн лет), что Дарвин в свое время назвал этот эпизод палеонтологической истории " отвратительной тайной – abominable mistery".

Делались попытки объяснить это тем, что цветковые на самом-то деле появились на Земле давным-давно, минимум в юре – просто они обитали лишь в горах (не попадая по этой причине в палеонтологическую летопись), а в середине мела заселили, наконец, приводные местообитания, благоприятствующие попаданию в захоронения. Вообще такой " период скрытого существования" сбрасывать со счетов никак нельзя – но в данном 65 случае эта гипотеза не проходит: дело в том, что пыльца покрытосеменных (которая, ясное дело, летает везде, и ее не " упрячешь" в горы) появляется в летописи одновременно с их макроостатками. По всем признакам, цветковые действительно возникли в начале мела, причем именно в приводных местообитаниях.

В 70-х годах советские палеоэнтомологи исследовали множество местонахождений меловых насекомых в Сибири и Монголии, " закрасив" тем самым крупнейшее " белое пятно" в геологической истории класса. Оказалось, что у насекомых график, который отражает долю вымерших таксонов в фаунах разных времен, ведет себя довольно неожиданным образом. Доля вымерших семейств мало меняется на протяжении большей части мезозоя и на границе юры и мела составляет около 60 %. Затем, в течение раннего мела, доля стремительно падает от 60 до 20 %, в позднем мелу это падение резко замедляется (от 20 до 5 %), а к началу кайнозоя кривая вновь " выходит на плато", только уже в районе 5 %. Иными словами, у насекомых самая резкая фаунистическая смена, связанная с массовым вымиранием мезозойских групп, приходится не на конец мела, а на его середину – в точности как у растений. На этом основании В. В. Жерихин в 1978 году предложил следующую модель среднемелового биоценотического кризиса.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: