Краткая история планеты Земля. Горы, животные, огонь и лед

Магдугалл Дж. Д.

Но если такое событие действительно произошло, то какова была его причина? Отложения, относящиеся к этому периоду времени, были тщательно изучены на предмет повышенного содержания иридия, но таковые не были обнаружены. На основании имеющихся (по общему признанию скудных) данных, лучшее объяснение состоит в том, что предпочтительная среда обитания эдиакаранских животных — мелководье — резко сократилась по площади в результате падения уровня моря. Анализ осадков, сохранившихся от позднего докембрия, говорит о повторяющихся циклах подъема и спада уровня воды. Одно из крупнейших понижений уровня океана (называемых также регрессией — отступанием) в течение этого времени совпадает как будто с вымиранием эдиакаранской фауны.

Действительно, очень многие исследователи считают, что изменения уровня моря, особенно понижение его, явилось главным фактором многих отмеченных в каменной летописи массовых вымираний. Поскольку результатом выветривания и эрозии является размывание гор и холмов, снижающее

общее превышение суши над уровнем морей, то всегда существуют и, вероятно, всегда были обширные пространства континентов, имеющие малую высоту над уровнем моря. В этих регионах даже сравнительно умеренные изменения уровня моря имеют драматические последствия. Биологическая активность является, как правило, высокой в мелких морях, и времена с высоким уровнем моря создают обширные пространства, благоприятные для морской жизни, но когда море отодвигается, многие из этих организмов вымирают. Общий размах колебаний уровня моря за последние 600 миллионов лет, по-видимому, был очень широк и составил по крайней мере 200 метров.

Несмотря на возможную роль изменений уровня моря при массовых вымираниях, очевидно все же, что они могли воздействовать только на морскую среду обитания. Вымирания, захватывающие также и большие количества обитателей суши (такие, как вымирание на границе мела и третичного периода), нельзя объяснить действием только таких изменений. Более того, не все известные колебания уровня моря, в том числе довольно значительные, совпадают с крупными вымираниями.

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕВОДА ДАННЫХ В КОЛИЧЕСТВЕННУЮ ФОРМУ И ПОНИМАНИЕ МАССОВЫХ ВЫМИРАНИЙ

Геологи и палеонтологи, пытающиеся определить и понять вымирания, сталкиваются с рядом трудностей, которые заслуживают хотя бы беглого рассмотрения. Их легко потерять из вида, когда мы многословно рассуждаем о вымираниях, подобных пермо-триасовому, которое уничтожило 90 процентов морских видов. Действительно ли мы знаем это? И насколько надежны данные?

В сущности, мы знаем на основании изучения жизни в современных океанах, что тысячи видов не оставляют никаких или практически никаких сохраняющихся остатков. Это особенно верно в отношении беспозвоночных животных, например для червей, которые тем не менее являются многочисленными и важными членами морской фауны. Вероятно, что в пермский период еще меньшая доля морских организмов могла оставить после себя окаменелые остатки. Более того, только какая-то неизвестная нам доля этих организмов, которая действительно сохранилась в виде окаменелостей, была обнаружена и изучена. На динамической, постоянно изменяющейся Земле содержащие окаменелости осадочные породы могли подвергнуться субдукции, метаморфизму, подняты и начисто эродированы — и чем древнее порода, тем менее вероятно, что она могла избежать воздействия этих процессов. С другой стороны, существуют места, в которых осадки, богатые окаменевшими остатками живых организмов времен перми и триаса, сохранились, и в результате тщательного и подробного изучения именно этих местностей были получены данные о массовых вымираниях. Как уже было отмечено, в современных исследованиях применяются статистические методы, и хотя старая шутка о статистике, который утонул в реке со средней глубиной в четыре дюйма, подчеркивает тот факт, что статистические исследования не раскрывают всей истории, тем не менее очень большое число биологических семейств и родов, которые были изучены в связи с проблемой вымирания, гарантирует, что экстраполяция полученных выводов на все живые организмы является разумной процедурой.

Но даже к очень большим базам данных, документирующим, какие именно организмы пережили определенную границу, а какие исчезли, следует подходить с осторожностью. Неприятным, но вполне понятным аспектом палеонтологии — а в сущности и большинства наук — является специализация. Ее практическим результатом является то, что большинство палеонтологов являются специалистами по ископаемым остаткам только одного конкретного тонкого среза геологического времени — например, для перми или триаса или даже еще более ограниченной части временной шкалы. Так, специалист по перми может распознать некоторую группу организмов, которые исчезли из каменной летописи в конце этого периода. Но специалист по триасу может поместить одного выжившего члена этой группы в совершенно другую триасовую группу. В определенном смысле это будет ложное вымирание, по крайней мере для рассматриваемой группы: она «исчезает» только в силу принятой схемы классификации, а не в действительности.

Еще одним аспектом вымирания, к которому всегда следует подходить критически, является вопрос о причине и следствии. Трудно не поверить, что столкновение с космическим телом, происшедшее на границе мела с третичным периодом, повлияло на некоторые вымирания конца мела в силу того, что время этого события точно совпадает с независимо, на основе окаменелостей, определенной границей. Но это не является однозначным доказательством для установления причинного отношения. Проблема причины и следствия является еще более трудной для пермо-триасового и других вымираний, для которых нет указаний на связь с почти мгновенной катастрофой. Мы

можем доказать, что изменения уровня моря, климатические изменения или другие какие-нибудь факторы совпадают с конкретным вымиранием, но только тогда, когда можно будет показать однозначно, что вымершие организмы были наиболее чувствительны именно к таким изменениям, эта связь может считаться установленной с некоторой уверенностью.

ВЕЛИКИЙ ПЕРМО-ТРИАСОВЫЙ КРИЗИС

Грандиозный характер событий, происшедших на границе мела и третичного периодов, несколько затмил подавляющее значение пермо-триасовых вымираний, когда нашли свой конец большинство видов, существовавших тогда в океанах. Опустошение суши было чуть менее тотальным. Характер жизни на Земле радикально изменился; последствия этого изменения все еще воздействуют на нас в форме всех живущих теперь растений и животных. Причины этого события — или событий — неясны, но принято считать, что для уничтожения столь большой части жизни на Земле должны были существовать весьма суровые причины.

Картина, вырисовывающаяся в результате исследования границы перми и триаса, очень отличается от условий, существовавших на границе мела и третичного периода. Данные, относящиеся к пермо-триасу, рисуют нам ряд сложных закономерностей вымирания перед лицом сложных и взаимосвязанных изменений среды обитания. Не был установлен какой-либо четкий, ясный и определенный виновник этих изменений, но зато ученые много узнали о механизмах вымирания. И тем не менее связи между причиной и следствием все еще остаются очень тонкими и неопределенными.

Граница между пермским и триасовым периодами определялась первыми геологами на основе больших изменений, наблюдавшихся ими в морских окаменелостях. Но где находят океанские осадки, относящиеся к этим обоим периодам? Вспомним, что в течение пермского периода сформировалась Пангея и что на границе между Пермью и триасом она представляла собой по существу единый континент, простирающийся от полюса до полюса (рис. 8.4). Атлантического океана не существовало. Большая часть морских осадков, сохранившихся от этого времени, отложилась вдоль окраин океана Тэтис — восточного моря, которое в конце концов надвинулось на запад, отделив Европу от Африки и Северную Америку от Южной, как это было описано в главе 9. Сегодня эти отложения молено найти частично в южных Альпах, на Ближнем Востоке, в Пакистане, Индии и Китае. Геологическая летопись в этих регионах осложнена тем фактом, что к концу пермского периода произошло довольно быстрое понижение уровня моря, которое сильно сократило область континентальных шельфов, где отлагались осадки. И тем не менее путем тщательного изучения сохранившихся последовательностей осадочных пород и сопоставления разрезов от одной географической местности к другой оказалось возможным сложить вместе по крайней мере некоторые фрагменты целого и восстановить картину великого пермо-триасового кризиса. В упрощенном и сокращенном виде процесс вымирания можно охарактеризовать следующим образом. Морские организмы пострадали в целом больше, чем обитатели суши, а среди морских — жившие на мелководье, особенно те, которые были прикреплены к субстрату. При этом процесс вымирания происходил географически неравномерно. Существуют хорошие доказательства того, что многие типы организмов еще до вымирания находились в упадке уже в течение миллионов лет пермского периода, но также общепризнано, что очень значительное увеличение скорости вымирания произошло в течение последних нескольких миллионов лет перми. В зависимости от точки зрения несколько миллионов лет может рассматриваться либо как очень короткий, либо как очень долгий период времени. Однако совершенно ясно, что пермо-триасовые вымирания произошли за существенно большее время, чем те, что приурочены к границе мела и третичного периода.

Что же могло послужить причиной этих избирательных, неравномерных и все же опустошительных вымираний, которые привели к почти полному уничтожению всей жизни на Земле? Самую тесную связь их можно установить с понижением общего уровня моря в конце пермского периода, которое должно было сильно сократить площадь морских мелководий. Но это само по себе не могло быть столь катастрофическим, чтобы объяснить все наблюдения, особенно постепенный упадок сухопутных организмов. Для этого требуется гораздо более сильное ухудшение среды обитания; очевидно, пермо-триасовый мир обеспечил его. Например, понижение уровня моря было не изолированным событием, а частью нескольких циклов повышения и понижения уровня моря в конце пермского периода, что должно было вызвать смуту и опустошение жизни в обширных мелководьях на континентальных окраинах. Когда падал уровень моря, то не просто прекращали существование обширные мелководные обиталища жизни; огромные количества органического вещества, остатки мелководных организмов оказались открытыми воздействию атмосферы. Окисление этого материала приводило к образованию углекислоты, которое, как нам часто напоминают в наши дни, вызывает «парниковый» эффект. Углекислота атмосферы задерживает излучение тепла в космос и удерживает его около земной поверхности. При возрастании ее концентрации растет и средняя температура. Таким образом, изменения концентрации углекислого газа в атмосфере могут сильно влиять на климат.