Знание-сила, 1997 № 03 (837) - [22]
Эта схема позволяет в первом приближении объяснить грандиозные процессы колебания и перераспределения биомассы по земной поверхности. Смене основных состояний биосферы в истории Земли сопутствовали стремительные перестройки основных экосистем.
Верхнеюрский ландшафт. На первом плане — археоптерикс
Внезапные вымирания и появление новых форм жизни, которые Дарвин объяснял пробелами в геологической летописи, на самом деле связаны с описанной выше сменой тенденций когерентной (в устойчивой системе) и некогерентной (в нарушенной системе) эволюции. Скачки в первую очередь проявляются в резком, подчас катастрофическом сокращении биологического разнообразия — показателя структурной сложности экосистем. К ним приурочены границы геологических эр и периодов, продолжительностью около 180 и 35 миллионов лет.
Первая цифра соответствует галактическому году, и потому возникает мысль о космических воздействиях как основной причине биосферных скачков (или кризисов). Действительно, периодичность скачкообразных эволюционных событий соответствует прежде всего орбитальным периодам прецессий, наклона орбиты, эксцентриситета и их сочетаний — 24, 41, 96, 413 тысяч лет. Затем она отвечает более длинным периодам — колебаниям Солнечной системы около галактической плоскости и обращениям вокруг центра Галактики с периодом в 35 и 180 миллионов лет (также их составляющими продолжительностью в 6 и 23 миллионов лет). В эти периоды Земля испытывает гравитационные воздействия скоплений межзвездного вещества. Космические воздействия служат пусковыми механизмами в цепях взаимосвязанных событий. Их действие в общих чертах выглядит следующим образом.
Земное вещество расслоено на сферы различной плотности. Твердая земная кора к тому же состоит из континентальных и более плотных океанических блоков (плит). В этой системе изменение скорости вращения Земли вызывает рассогласование вращения сфер (и в их пределах блоков или плит). В результате происходят подвижки на границах земного ядра и мантии, мантии и литосферы, океанической и континентальной коры, вызывающие инверсии магнитного поля, вулканизм, изменение рельефа геоида, колебания уровня моря и как следствие — перестройку атмосферной и океанической циркуляции, изменение глобального климата.
Поскольку все эти процессы взаимосвязаны, в кризисные периоды возрастает общая неустойчивость биосферы как системы, наложенной на внешние оболочки Земли. Если в устойчивых условиях эволюция направлена в сторону специализации, наиболее эффективного использования ресурсов, то в неустойчивых снижение эффективности означает, что меньше видов может существовать совместно, в одной экосистеме: общая предпосылка сокращения разнообразия, массовых вымираний.
Во время кризисов вымирает пятьдесят процентов всех видов и более, но впечатляют не столько эти цифры, сколько внезапное" исчезновение господствующих групп фауны и флоры, какими были динозавры, аммоноидеи, гигантские плауны и хвощи. Вымершие виды, как правило, принадлежали к числу экологически доминировавших, определявших облик наземных и водных систем геологической эпохи в период их процветания.
Понять избирательный характер вымирания помогают закономерности развития экологической системы от пионерной стадии через ряд промежуточных к климаксу, то есть к стадии стабильности и уравновешенности системы. Развитие задерживается на одной из промежуточных стадий, не достигая климакса. При длительном сохранении такой ситуации вымирают преимущественно климаксные виды, которые и являются наиболее характерными, господствующими видами своей эпохи. Пионерные виды, напротив, по своей жизненной стратегии оказываются более устойчивыми к условиям кризиса. Вымирание господствующих форм дает им шанс раскрыть свои эволюционные потенции. Так случилось с млекопитающими после вымирания динозавров. Так в ходе эволюции последние становятся первыми, а первые — последними. •
Микеланджело «Бог Отец, создающий из воды животный мир»
Зубы
— Ключ к выживанию
— Из сада Эдема
— «Искусственной челюсти» тираннозавра
Когда динозавры исчезли шестьдесят пять миллионов лет назад, наши млекопитающие предки и о лучи л и превосходный шанс для бурного размножения и развития. Однако существовала одна проблема: зубы будущих хозяев Земли были далеки от совершенства. Ранние млекопитающие были маленькими, скромными пожирателями букашек, и потому они должны были либо исчезнуть, либо «приобрести» себе другие зубы. Джон Хантер из Университета в Нью-Йорке и биолог из Хельсинкского университета Юкка Джернналл предположили, что неприметный зубной отросток — гипокон, который впервые появился шестьдесят пять миллионов лет назад, и был тем самым приспособлением, позволившим млекопитающим успешно пережевывать растительную пищу.
Ранние млекопитающие имели верхние коренные зубы с тремя выступами и нижние, имеющие форму латинской буквы L. Короткое плечо этих зубов попадало в углубления в коренных зубах на верхней челюсти. Такая конструкция была хороша для поедания насекомых, но была непригодной для пережевывания мягких растений. Но именно на такую пищу смогли перейти многие млекопитающие, когда динозавры исчезли с Земли. Тогда-то и появился четвертый отросток на нижней челюсти, названный гипоконом, и исчез один из трех выступов на коренных зубах верхней. После этого зубы стали плотно прилегать друг к другу, позволяя млекопитающим успешно пережевывать пивцу. Подобное строение зубов известно палеонтологам давно, но Хантер и Джернвалл впервые нашли подтверждения, что появление такой челюсти у млекопитающих произошло сорок миллионов лет назад, как раз когда произошло резкое увеличение их численности. Ученые также выяснили, что гипокон независимо возникал у различных млекопитающих как минимум двадцать раз за все время эволюции.
