Новая история происхождения жизни на Земле - Питер Уорд

Вторая «эра» млекопитающих — период между поздним триасом и концом мелового периода. Млекопитающие закрепились на планете. За ними присматривают хищные динозавры. Живут они в ограниченном количестве экологических ниш: в норах, на деревьях, выходят по ночам. Размером они не крупнее домашней кошки, а большинство из них — намного меньше. Только в палеогене млекопитающие приобрели какую-то значимость в экосистемах и проявили себя так, что в их честь назвали целую эру.

Наконец, третья «эра» млекопитающих. После мел-палеогенового вымирания мир стал быстро заполняться обитателями, которых мы знаем сегодня. Это уже хорошо известная нам история: развитие животных от форм, похожих на крысу, которые выжили после Чиксулубского астероида, и до первых млекопитающих-гигантов вроде титанотерия или уинтатерия (они были похожи на носорогов). А вскоре после них появились и привычные для нас существа.

До 2000 года первая эра млекопитающих изучалась в основном по образцам из пустыни Карру в Южной Африке. С начала XXI века стали также известны ископаемые из Центральной Африки, обнаруженные Кристианом Сайдером, а также из России благодаря огромной коллекции, собранной палеонтологом Майклом Бентоном.

Иногда кажется, что вся эра динозавров — это просто какая-то большая мистификация. Казалось бы, один мощный поток излияния базальта — и история развития жизни повернулась бы совсем иначе. Человеческий разум 250 млн лет назад? Вполне возможно, ведь не так уж много времени прошло с тех пор, как обезьяны быстро стали более развитыми существами.

Глава 12

Массовое вымирание — дефицит кислорода и стагнация:

252–250 миллионов лет назад

Пустыня Карру в центральной части Южной Африки, скорее всего, разочарует любителей «настоящих» пустынь. Когда в одном предложении встречаются слова «Африка» и «пустыня», то воображение в первую очередь рисует знаменитые пески Сахары или Калахари. В Калахари, например, жизни почти нет, потому что пески там постоянно перемещаются, днем там очень жарко, а ночью очень холодно. Растениям и животным нелегко выживать в подобных местах, разнообразие и численность живых организмов там невелики, и неудивительно, что люди в этих пустынях также появляются весьма неохотно. Сельское хозяйство здесь почти отсутствует.

Пустыня Карру, в отличие от Сахары и Калахари, не имеет перемещающихся песков и дюн, в основном она состоит из каменистых пород, на которых хорошо развивается растительность, и кажется, не найти здесь места, где бы не было овечьего помета, что говорит о многочисленности этого завезенного вида. В Карру нет жирафов и слонов, гиппопотамов и крокодилов, буйволов и носорогов. Животные здесь водятся, а в некоторых местах их очень даже много, но это все не очень знаменитые африканские виды. Также здесь есть человеческие поселения — большие ранчо. Другими словами, Карру — не то место, которое может понравиться туристам — любителям пустынного экстрима. Но что здесь точно есть, так это большие отложения осадочных пород возрастом в сотни миллионов лет, а именно относящихся к периоду 270–175 млн лет назад.

Примерно посередине этого отложения находится самый лучший в мире участок разнообразной сухопутной ископаемой жизни, принадлежащей к периодам как до, так и после массового пермского вымирания — наиболее катастрофического из пяти крупнейших. Целые поколения палеонтологов начиная с середины XIX века изучали древние речные русла и долины, которые стали геологической основой пустыни Карру. Животные часто гибнут у реки либо от нападений хищников, либо по другим причинам, потом их останки постепенно погружаются в грязь и становятся окаменелостями. Область пустыни Карру до недавнего времени являлась основным местом исследований указанного геологического периода, однако недавно были обнаружены и другие ископаемые: Майком Бентоном, нашим коллегой из Бристоля, — в России, и Кристианом Сайдором из Вашингтонского университета[165] — в республике Нигер. Впрочем, даже эти новые находки не сравнятся с богатством и качеством сохранности во времени образцов из Карру. При этом, конечно, надо понимать, что только энтузиасты, грезящие когда-нибудь раскопать оскаленный череп здоровенного хищника вроде тираннозавра, находят полевые работы палеонтологов захватывающими и не обращают внимании на трудности. На самом деле все образцы из пустыни Карру приходилось буквально выцарапывать из пород — пустыня Карру отдавала свои сокровища весьма неохотно.

Поездка из Кейптауна в центр Карру занимает весь день. Местность имеет небольшой подъем и постоянно повышается, и если ехать к северо-востоку Карру, то вскоре откроется вся геологическая летопись этого региона: от средней перми до «главы» о динозаврах юрского периода. Не только время проходит перед вашим взором сквозь сотни метров осадочных пород этой области. Также перед вами предстанут и климатические различия эпох — от ледников до, возможно, самого жаркого времени в земной истории, а в промежуточный период продолжительностью в десятки миллионов лет вы станете свидетелями времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло минимума с момента появления первых животных на планете (около 600 млн лет назад). Многое можно понять, читая эти геологические «страницы», но есть среди них одна особая, которую исследуют намного тщательнее, чем все остальные.

Это — несколько сотен метров отложений возрастом 252–248 млн лет, породы, возникшие в течение последних тысячелетий пермского периода (и всей палеозойской эры, которая закончилась пермским периодом) и нескольких миллионов лет после массового вымирания 252 млн лет назад. Вот уже несколько десятилетий исследователи задают себе вопросы, связанные с ископаемыми тех времен, довольно редкими, но очень хорошо сохранившимися Во-первых, как долго длилось это массовое вымирание, начиная с первых признаков того, что данное событие превысило «нормальные» масштабы предыдущих вымираний? Во-вторых, мы хотим выяснить, совпадало ли по времени катастрофическое вымирание на суше с таким же по размаху вымиранием морских обитателей в пермский период. В-третьих (и это, наверное, самое интересное), каковы были причины этого события? Наконец, важно понять, насколько быстро сухопутные экосистемы восстановились, поскольку это поможет понять, как пережить другое, подобное пермскому, вымирание, потенциальная угроза которого намного реальнее, чем мы готовы осознать.

Перефразируя высказывание знаменито палеонтолога XX века Дэвида Раупа из Университета Чикаго, спросим себя: выжившие виды были более жизнеспособны или им просто повезло?

Результаты пермского массового вымирания

Причина, или, скорее, причины, пермского вымирания не находят единодушного объяснения в ученой среде, но с одним из выводов согласны все: последствия вымирания были настолько ужасны, что экосистемы восстанавливались очень и очень долго. Этим данное вымирание отличается от схожего события в меловом периоде (мел-палеогенового вымирания), когда также вымерло больше половины всех животных на планете, но восстановление биосферы после произошло относительно быстро. Возможно, это связано с различием в причинах этих событий. Уже более десяти лет в качестве причины мел-палеогенового вымирания признают столкновение Земли с астероидом, но гибельное воздействие этого столкновения быстро ослабело. Случай пермского массового вымирания иной. Многие исследователи считают, что пермское вымирание также было вызвано падением небесного тела, но вот его последствия, обусловившие вымирание, продолжали действовать на протяжении миллионов лет. Некоторые признаки восстановления можно наблюдать не ранее среднего триаса, около 245 млн лет назад.

Подобная ситуация, когда экосистемы восстанавливались очень медленно, могла иметь место, если представить, что пермское массовое вымирание было полностью или частично обусловлено снижением уровня кислорода в атмосфере в конце пермского периода. Новейшие модели изменений кислородных уровней Бернера показывают, что в течение триасового периода содержание кислорода в атмосфере оставалось очень низким, и даже есть доказательства, что уровень кислорода не начал подниматься до самого конца первой половины триаса, что вполне может объяснить такую долгую задержку восстановления биосферы.

Многие исследования подтверждают, что гибельные условия, сложившиеся после начала вымирания, продолжали существовать очень долгое время. Если это так и если животные как-то приспосабливались к неблагоприятным условиям, можно предполагать, что в триасе возникли бы многие новые виды, и не только как реакция на освободившиеся экологические ниши, но и как результат воздействия жестких условий самих по себе. Так и произошло: мир наполнили многие новые виды: некоторые из них формой и образом жизни напоминали вымерших животных (реакция на освободившиеся экологические ниши), а некоторые являлись совершенно новыми существами, особенно на суше. Позже мы продемонстрируем, что многие новые виды, возникшие в конце триасового периода, были приспособлены к условиям жизни с низким уровнем атмосферного кислорода, который особо не повышался и в юрском периоде, то есть в течение более 50 млн лет. Триас был временем, в котором сосуществовали существа и из мира, богатого кислородом, и из мира с малым содержанием этого газа в средах.