Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения - Джон Малоун

Однако этот ужасный факт объясняет лишь очень небольшой процент вымираний, происходивших в течение миллиардов лет. Мы вовсе не намеревались наносить подобный ущерб очень долго, и миллиарды видов исчезли без нашего вмешательства. Два основных направления научной мысли в отношении того, почему вымирания происходили столь часто, отражены в названии книги Раупа «Вымирания: Неудачные гены или неудачная судьба?» [1].

В течение более 140 лет, которые прошли со времени публикации трудов Ч. Дарвина, преобладала школа приверженцев «неудачных» генов. Поскольку Земля непрерывно изменяется, ее континентальные массы почти незаметно перемещаются, образуя новые материки, через довольно регулярные промежутки времени происходят климатические потепления и похолодания, а геомагнитные полюса меняются местами, и возникающие в результате этого землетрясения, извержения вулканов, оледенения и перенос теплых тропических воздушных масс, безусловно, представляют испытания для любых живых существ. Те, кто обладает генетической «гибкостью» и может приспособиться к подобным изменениям, конечно, имеют наибольшие шансы выжить; организмы с менее гибкой генетической структурой, а часто это самые крупные и наиболее сложные организмы, будут выбиты из колеи. К тому же по мере развития некоторого биологического вида в направлении большей генетической эффективности его хуже приспособившиеся предки постепенно вымирали и без дополнительного воздействия изменений окружающей среды. Даже самый примитивный обитатель ранних морей имел преимущество перед близкими к нему формами жизни, если у него развивалась способность с большей эффективностью, чем у вида, от которого он произошел, перерабатывать в процессе питания микроорганизмы. Таким образом, приспособляемость — «выживание наиболее приспособленных» — многие ученые считали достаточным фактором, чтобы его отсутствием объяснить большинство случаев вымирания.

Однако по мере накопления палеонтологических данных, рассказывающих об истории развития жизни на Земле, этот подход стал встречать все большие трудности. Одной только эволюционной теорией невозможно было объяснить пять известных в истории Земли массовых вымираний, при которых исчезало большинство существовавших в то время форм жизни. Поэтому за последние полстолетия мнение все большего числа ученых смещалось к сценарию «невезения», по которому массовые вымирания были вызваны редкими катастрофами, природа и сила которых были достаточны, чтобы произвести опустошение всей планеты. Но прежде чем говорить о фактических данных, свидетельствующих в пользу таких катастроф, рассмотрим вкратце эти пять массовых вымираний, происшедших за последние 500 млн. лет.

Массовое вымирание происходило в каждом из пяти периодов геологической истории: ордовикском, девонском, пермском, триасовом и меловом (см. схему). В остальные шесть периодов геохронологической шкалы массовых вымираний не выявлено, хотя нет сомнений в том, что какие-то виды исчезали на протяжении всего интервала в 600 млн. лет, называемого фанерозоем, когда на Земле существуют сложные формы жизни. В течение ордовикского периода, продолжавшегося начиная с 505 до 440 млн. лет назад, жизнь на нашей планете существовала только в морях. Растения появились на суше и быстро распространились только в девонский период — приблизительно с 410 до 360 млн. лет назад. Начиная с пермского периода, примерно 286 млн. лет назад, настало время позвоночных — как мелких, так и крупных. И пресмыкающиеся, и млекопитающие существуют начиная с пермского времени, но гораздо более разнообразными млекопитающие стали после того, как примерно 65 млн. лет назад вымерли все динозавры.

В своей книге «Чудо жизни» [3] (1989 г.) и в других своих работах Стивен Гоулд дает понять, что деление фанерозоя на такие отдельные категории, как «век рыб», «век рептилий» и «век млекопитающих», является слишком большим упрощением. После того как и моря, и суша оказались заселенными биологически сложными существами, разные виды живых организмов всегда в какой-то степени перекрывались. Из-за своего восхищения динозаврами мы можем говорить: «когда Землей правили динозавры», однако ничего такого не происходило, несмотря на подчас огромные размеры этих существ. Известно лишь около 50 видов динозавров, тогда как в настоящее время одних только белок имеется 150 видов, но мы не считаем, что белки правят миром, хотя, раскачиваясь на ветвях деревьев у нас во дворе, они подчас действуют раздражающе. Точно так же мы не думаем, что Землей управляют самые крупные из сухопутных млекопитающих — слоны, численность которых быстро сокращается. Размеры не играют никакой роли. Если же руководствоваться только численностью, то окажется, что начиная с пермского периода миром правят насекомые. Гораздо точнее будет сказать, что основная роль на Земле принадлежит многообразию, которое человек непрерывно и успешно разрушает, несмотря на то, что наше собственное существование зависит от его сохранения.

Хотя ни одна группа животных не занимает на Земле господствующего положения, во время массовых вымираний некоторые формы жизни исчезли безвозвратно, как это случилось с динозаврами. Общепризнано также, что массовое вымирание динозавров и множества других видов открыло дорогу для роста численности млекопитающих, и эволюция одного из их семейств привела к возникновению человека. По мнению некоторых ученых, если бы динозавры не были уничтожены, они могли бы в конце концов развиться в прямоходящие существа и приобрести подобные нашим — или даже большие — умственные способности. Некоторые данные свидетельствуют о том, что более мелкие динозавры уже были на пути, который привел бы их к прямохождению на двух ногах. Однако ряд специалистов возражают против такой точки зрения, отмечая, что динозавры существовали очень долгое время, не развившись в двуногие существа, тогда как приматы в результате эволюции очень быстро — в смысле относительных сроков — превратились в человека.

Геохронологическая шкала[5]

Если не учитывать подобных умозаключений, гибель динозавров послужила основой для выдвижения современных аргументов о причинах массовых вымираний. Этому способствовали два фактора: во-первых, всеобщее увлечение динозаврами, существовавшее в течение полутора столетий начиная с введения самого этого слова Ричардом Оуэном в 1842 г.; во-вторых, исчезновение динозавров было последним из пяти массовых вымираний, и поэтому палеонтологическая летопись об их 140 млн. лет пребывания на Земле гораздо богаче, чем о большинстве других форм жизни, вымерших в более ранние геологические периоды.

Чем больше информации об исчезнувших видах (или о роде, состоящем из некоторого количества семейств, в которые входят отдельные виды живых организмов) становится доступно, тем большее число ученых из других областей науки получают возможность ее изучать. Хотя представления о динозаврах на протяжении последних десятилетий заметно менялись и многие загадки остаются неразгаданными (см. гл. 6), эти существа влекут к себе ученых, не имеющих никакого, казалось бы, отношения собственно к исследованию динозавров. Никто не вступил в споры о динозаврах из более далекой сферы деятельности — и отчасти поэтому вызвал наибольший шум, — чем Луис Альварес, лауреат Нобелевской премии по физике из Калифорнийского технологического института. Разработанные им совместно с сыном, геологом Уолтером, теории настолько взбудоражили в 70-е годы мир исследователей динозавров, что спокойствие не наступило до сих пор. Они заставили совершенно по-новому взглянуть на проблему массовых вымираний в целом.

Вернемся в 1973 г. Уолтер Альварес с группой других геологов проводил раскопки в районе Губбио на севере Италии, пытаясь найти подтверждения инверсий магнитного поля Земли, которые по неизвестным причинам происходят примерно раз в миллион лет. В Губбио между двумя слоями известняка, содержащими множество ископаемых остатков, У. Альварес обнаружил глинистый пласт, почти совершенно лишенный окаменелостей. Его поразило, что этот пласт имел геологический возраст, совпадавший с концом мелового периода, когда на Земле исчезли динозавры. (Это время часто называют границей К—Т, где буква К соответствует немецкому слову Kreide — «меловой», а Т — третичному периоду.) В 1977 г. Уолтер вернулся в США, привезя с собой образцы глины из этого слоя, и поговорил о них со своим отцом, физиком Луисом Альваресом.

Луис Альварес получил Нобелевскую премию по физике в 1968 г. за разработку жидководородной пузырьковой камеры, которую он использовал для регистрации короткоживущих элементарных частиц, называемых «резонансами». Он был человеком очень широких интересов, многого достиг в разных областях, работал над Манхэттенским проектом по созданию атомной бомбы и изобрел систему радиолокационного наведения для посадки самолетов. Глинистые образцы Губбио заинтересовали его, и он стал проводить их геохимический анализ. В 1978 г. Альварес получил несколько дополнительных образцов и обнаружил, что в этой глине концентрация иридия в 30 раз больше, чем в выше- и нижележащих слоях известняка. На поверхности Земли иридий — редкий элемент, но он широко распространен в метеоритах. Высокая концентрация иридия в глине конца мелового периода была поразительна.