Новая история происхождения жизни на Земле
Шрифт:
Авторам данного труда в 2000-е годы или около того посчастливилось присутствовать на встрече с несколькими старшими коллегами естественнонаучного факультета в Калифорнийском технологическом институте. В числе старших товарищей был знаменитый Сэмюэль Эпстайн — один из наиболее выдающихся ученых в области геохимии. Сэм Эпстайн работал в Университете Чикаго как раз в тот момент, когда нобелевский лауреат Гарольд Юри открыл способ измерения температуры формирования древних карбонатных пород с использованием метода сопоставления изотопов кислорода, обнаруженных в карбонатных отложениях. Соотношение кислорода-16 варьировалось вместе с гораздо более редким кислородом-17 пропорционально температуре формирования пород.
Спустя некоторое время Сэм Эпстайн поступил на работу в Калифорнийский технологический институт и занимался высокоточными измерениями
Сэм бродил по лаборатории, а разговор тем временем зашел о наших непосредственных научных интересах: пермском массовом вымирании и его возможных причинах. В то время теория столкновения с астероидом рассматривалась как одна из наиболее вероятных. Сэм, однако, эту точку зрения не разделял. Он повернулся к нам и с улыбкой рассказал следующую историю. Однажды он исследовал образцы морского известняка, относящиеся к самым нижним ярусам триаса и, вероятно, сформированные на очень мелководном участке моря в том месте, где находился экватор, а ныне Иран. В порыве внезапного вдохновения, а может, потому, что он больше всего любил именно этот аспект анализа, он решил проанализировать, при каких температурах могли сформироваться такие образцы породы. Сэм рассказал нам, что был поражен, когда понял, что все образцы были образованы при температуре выше 40 °C, а некоторые — при температуре даже выше 50 °C! Образцы были взяты от древних кораллов, существ, очень чувствительных к солености воды.
Подобные температуры могут наблюдаться в стоячих водоемах или в лагунах. Но в таких местах не обитают плеченогие! Температурные показатели, полученные Сэмом Эпстайном, не могли существовать нигде на Земле, поскольку подобное температурное состояние воды в океане нереально!
Восьмидесятилетний Сэм грустно улыбался. Он признался нам, что у него так и не хватило духу опубликовать эти данные. Всякий палеотемпературный анализ требует для чистоты эксперимента, чтобы образцы были «чистыми», тогда как породы частенько подвергаются воздействию подземных вод, химических процессов, последующему нагреванию или охлаждению и в результате «выдают» показатели того, что они якобы сформировались при аномально высоких температурах. И чем старше порода, тем сложнее получить точные данные при температурном анализе. Тем не менее Сэм был совершенно уверен, что он прав и что в первый миллион лет после пермского вымирания, то есть в первый миллион лет триасового периода, температура воды в океане была выше 37 °C.
Несколько лет спустя, проводя палеотемпературный анализ другого образца триасового периода, мы получили показатель температуры около 40 °C. На этот раз глубина залегания была даже ниже, чем у древних образцов, которые описывал Сэм Эпстайн. Но, как и он, мы не опубликовали свои данные.
Кто не рискует, тот не выигрывает. В 2012 году совместная группа китайских и американских ученых [179] , пытаясь раскрыть секрет долгого восстановительного периода морской фауны после пермского массового вымирания, сделала открытие и опубликовала результаты: температура океана — 40 °C, на суше — все обжигающие 60 °C! В отличие от работ Эпстайна, данное исследование использовало более 15 000 образцов, что позволило провести очень детальный и трудоемкий анализ условий окружающей среды в период после пермского массового вымирания.
179
Высокие температуры в нижних слоях атмосферы триасового периода — основное доказательство того, что предположение о «парниковом массовом вымирании» верно.
Ученые, получившие эти данные, попытались представить себе, каков был этот древний жаркий мир. Большинство морских организмов погибают при температуре воды выше 40 °C, а именно такой показатель был обнаружен. При такой температуре и выше практически прекращается фотосинтез. В таком мире зона тропиков должна быть необитаема, и жизнь главным образом сосредоточена на высоких широтах. Даже в средних широтах обитали очень немногие сухопутные животные. При такой жаре воздух был насыщен водяными парами, а тропики оставались влажными круглый год. Судя по всему, это была влажная, но пустыня — не было никакой растительности.
Более точная современная геохронология показывает, что период высоких температур продолжался по крайней мере первые три миллиона лет триаса. Возможно, температуры доходили и до более высоких показателей, и максимум пришелся на период около 247 млн лет назад, когда температура оказалась самой высокой за всю историю существования животных. Сэм Эпстайн был прав. И мы были правы [180] . Ошиблись мы только в одном — не надо было отказываться от публикации результатов своих работ.
180
S. Schoepfer et al., «Cessation of a Productive Coastal Upwelling System in the Panthalassic Ocean at the Permian-Triassic Boundary,» Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 313–14 (2012): 181–88.
Пермское вымирание явилось для растений и животных одной из самых ужасных катастроф в истории развития жизни на нашей планете. А вот с точки зрения микроорганизмов, особенно любителей серы, это событие оказалось чем-то вроде возвращения в рай. С наших же позиций пермское вымирание представляется приблизительным повторением произошедшего в конце девонского периода, то есть первого из так называемых парниковых массовых вымираний. Еще многому суждено было свершиться: и в конце триаса, и в юрский, и в меловой периоды, а последнее парниковое вымирание произошло вообще в конце палеоцена, всего 60 млн лет назад, но с пермским массовым вымиранием не сравнится ни одно из событий подобного рода, в том числе и по масштабам разнообразия форм жизни, которые появились после.
Пермское массовое вымирание открыло дорогу в мир многим новым существам, но для нас особенно интересны два совершенно новых на тот момент истории эволюционных направления — млекопитающие и динозавры, которые к концу триаса процветали и развивались. Это были чрезвычайно важные эволюционные линии развития жизни (редко какая эволюционная новинка дает название целым геологическим интервалам, как в случае с эрой динозавров), но появились они относительно поздно и в триасовый период оставались маленькими по размерам (особенно млекопитающие, которые редко были крупнее крысы), а также являлись малыми группами как по разнообразию видов, так и по численности. Эра динозавров началась не ранее юрского периода, а млекопитающим пришлось ждать своей эры до самого кайнозоя.
Задолго до появления динозавров и млекопитающих на эволюционной сцене выступали другие животные и растения триасового периода. Это были как уже существующие, но развившие новые черты в процессе эволюции таксономические группы, так и совершенно до того невиданные существа, обладающие новыми формами, кардинально отличными от форм палеозойской эры. Именно это смешение старого и нового сделало триас перекрестком эпох. В некотором отношении данный период можно сравнить с кембрием — множество новых морфологических типов наводнили экологические ниши, опустошенные недавним вымиранием (в тот раз это были представители вендобионты). И как во времена кембрийского взрыва, многие новинки эволюции оказались весьма недолговечными и погибли, не выдержав испытаний естественного отбора. Столь интенсивного появления новых форм, как в кембрии и триасе, больше ни в один из периодов не происходило. Тому, как кажется, есть две причины. Во-первых, пермское вымирание настолько опустошило различные среды обитания, что почти любой тип организмов мог иметь шанс выжить и развиваться, по крайней мере, некоторое время. Однако существует и вторая причина, которая может оказаться более значимой для всего, что происходило в триасовый период.