Путешествие во времени(Сборник эссе)
Шрифт:
Уже давно выдвигалось предположение, что такие крупные вымирания были следствием грандиозных природных катастроф, сущность которых, однако, была неясна. В начале 70-х годов в нашей стране было высказано предположение, что такие катастрофы могли быть следствием выброса в атмосферу на высоту 10–20 км большого количества твердых или жидких частиц (аэрозоля), которые удерживались на этих уровнях в течение десятков месяцев. При больших скоростях ветра на таких высотах аэрозольные частицы могли за несколько недель распространиться над всем земным шаром, создав экран, малопроницаемый для солнечных лучей. Простые расчеты показывают, что после выброса достаточно большого числа аэрозольных частиц из-за ослабления нагрева поверхности Земли солнечной радиацией температура нижнего слоя атмосферы должна понизиться
Причиной образования аэрозольного облака в высоких слоях атмосферы могло быть необычно крупное вулканическое извержение или серия таких извержений. Это предположение подтверждается неоднократно наблюдавшимися в историческое время последствиями взрывных вулканических извержений, после которых средняя температура нижнего слоя атмосферы понижалась на несколько десятых градуса, а в некоторых случаях, вероятно, на несколько градусов. В результате наиболее сильных извержений в ряде районов возникали неурожаи, что приводило к массовой гибели людей от голода. Есть основания считать, что за гораздо более продолжительные по сравнению с историческим временем эпохи геологического прошлого должны были возникать значительно более крупные извержения по сравнению с теми, о которых сохранились сведения в летописях и записях современников.
В конце 70-х годов в серии исследований, начатых работой американского физика Альвареца и его сотрудников, в слоях земной коры, относящихся к границе мелового и третичного периодов, было найдено избыточное количество иридия и других металлов платиновой группы. Так как этот факт был подтвержден данными для различных географических районов, он доказывал распространение в то время над Землей аэрозольного облака, включавшего частицы, содержавшие металлы группы платиноидов. Учитывая, что повышенное содержание этих металлов характерно для вещества астероидов, Альварец заключил, что в конце мелового периода с Землей столкнулся астероид с диаметром около 10 км, в результате чего произошел грандиозный взрыв, выбросивший в верхние слои атмосферы большое количество аэрозольных частиц, образовавших экран для солнечной радиации над всей поверхностью Земли.
Альварец и его сотрудники думали, что главной причиной массового вымирания животных, которое произошло после этого события, было резкое ослабление солнечной радиации, приведшее к прекращению фотосинтеза зеленых растений. Гибель этих растений должна была привести к вымиранию сначала растительноядных животных, а затем и хищников, которые охотились на этих животных. Такая гипотеза не получила поддержки, и сейчас чаще считают, что причиной вымирания многих организмов, включая динозавров, было понижение температуры воздуха, имевшее характер глобальной климатической катастрофы. Наряду с этим высказывалось предположение, что значительное количество частиц, содержащих иридий, было выброшено в атмосферу не из-за падения астероида, а вследствие крупного вулканического извержения или в результате обоих этих событий, так как падение астероида, разрушившего большой участок земной коры, могло вызвать серию взрывных вулканических извержений.
Хотя дискуссии по вопросу о причинах исчезновения многих групп животных в конце мелового периода все еще продолжаются, представления о важной роли в этом вымирании катастрофы, обусловленной образованием аэрозольного экрана в высоких слоях атмосферы, поддерживаются многими учеными различных специальностей. Существуют данные, указывающие на неоднократность в истории Земли аэрозольных климатических катастроф, которые приводили к массовым вымираниям организмов.
Динозавры или млекопитающие. За время, прошедшее после расселения животных на континентах, только два раза возникали их большие группы, представители которых заполняли основные экологические ниши наземных позвоночных. Первой из этих групп были динозавры, второй — млекопитающие. Динозавры, существовавшие на протяжении примерно 150 млн лет, появились раньше млекопитающих и, как уже говорилось, за 130 млн лет совместного существования с ними не уступали своего положения более многочисленных и, как правило, гораздо более крупных животных. Только после исчезновения динозавров млекопитающие смогли занять освобожденные динозаврами позиции в структуре биосферы.
Попытаемся выяснить, в какой из этих двух групп позвоночных было более вероятным возникновение мыслящего существа. Известный факт появления человека в ходе эволюции второй группы животных не проясняет этого вопроса, так как нельзя исключать шанса осуществления единичного события в результате возможного, но менее вероятного пути развития биосферы по сравнению с возможным и более вероятным.
Антропологи часто связывают возникновение человека с тремя условиями, достигнутыми в ходе эволюции его предков, — прямохождением, развитием свободно действующих пальцев верхних конечностей, а также увеличением объема и усложнением структуры головного мозга. К этим условиям нужно добавить четвертое — определенный размер тела. Как показывают материалы о современной фауне, и у небольших животных, и у гигантских форм возникновение сложного головного мозга маловероятно. Оптимальный размер тела для обеспечения такого условия, по-видимому, соответствует общей массе организма в несколько десятков килограммов.
Обращаясь к вопросу о выполнении этих условий представителями двух рассматриваемых нами групп, отметим, что среди динозавров прямохождение было гораздо больше распространено по сравнению с млекопитающими и что среди динозавров были формы со свободно действующими пальцами передних конечностей, которые можно было использовать для довольно сложных манипуляций. Условию оптимальной массы соответствовали многие формы динозавров в течение почти всей их истории, тогда как ни одна форма млекопитающих не достигала этой массы на протяжении большей части времени их существования, от конца триаса до раннего кайнозоя.
Главным препятствием для появления «мыслящего динозавра» было ограниченное развитие головного мозга у этих животных. На самом деле мозг динозавров был не меньше по сравнению с мозгом других рептилий таких же размеров, но сильно уступал относительной к размеру тела величине мозга даже у наиболее примитивных мезозойских млекопитающих. Это заключение было бы достаточным для вывода о невозможности возникновения «мыслящего динозавра», если бы в конце мезозойской эры не появились динозавры из семейства заврорнитоид, которые при массе тела в несколько десятков килограммов, прямохождении и наличии хорошо развитых пальцев передних конечностей, обладали относительным размером головного мозга, немного меньшим мозга млекопитающих. Предполагается, что некоторые заврорнитоиды обладали стереоскопическим зрением — свойством, которого среди млекопитающих достигли только высшие приматы (обезьяны и человек).
В отношении этих динозавров возникает вопрос — были ли они, как и другие рептилии, холоднокровными (эктотермными) или же достигли крайне важной для эволюционного прогресса регуляции температуры их тела на основе теплокровия (эндотермии). Этот вопрос в последние годы оживленно дискутировался по отношению ко всем динозаврам, причем вероятно, что мнение некоторых ученых об их эндотермии неправильно. Однако данное мнение было опровергнуто в основном материалами, относящимися к наиболее крупным динозаврам (завроподам), тогда как ответить на вопрос о тепловом режиме наиболее прогрессивных не очень больших по размеру динозавров несколько труднее.
Весьма возможно, что значительное развитие высшей нервной деятельности недостижимо для эктотермных животных даже при не очень малом размере их головного мозга. Если это правильно, можно назвать пятое условие возникновения «мыслящего позвоночного» — эндотермию.
Гибель представителей указанного семейства динозавров вместе со всеми другими жертвами массового вымирания конца мелового периода скорее свидетельствует об их эктотермии, так как эндотермные животные того времени (млекопитающие и птицы) меньше пострадали от климатической катастрофы. Это, однако, не исключает возможности развития у наиболее прогрессивных динозавров эндотермии при их более длительном существовании, перспектива которого была уничтожена в конце мелового периода.