Великие катастрофы в истории Земли

Возникновение жизни и катастрофы

Согласно наиболее разработанной в наше время гипотезе академика А.И. Опарина, выдвинутой впервые в 1924 г., жизнь возникла в определенный момент эволюции Земли как планеты. В тот период в насыщенной водяными парами атмосфере находились кислородные производные углеводородов, аммиак, циан и другие первичные органические соединения, обладающие высокой химической энергией и способные к дальнейшим превращениям. Их появление было возможно лишь при очень высоких температурах. По мере охлаждения Земли температура ее верхних слоев понизилась до 100°. С этого момента на земную поверхность устремились горячие ливни, образовавшие первородный кипящий океан. Вместе с водой упали на Землю и первичные органические вещества. В океане продолжался процесс взаимного присоединения этих веществ, приводивший к появлению все более крупных и сложных частиц. В результате, после того как подобные превращения длились многие тысячи лет, в первичной водной оболочке Земли возникли коллоидные растворы, из которых образовались сгустки студенистых кусков органических веществ, свободно плававших по поверхности океана. Эти сгустки геля в какой-то степени представляли собой первичные организмы (сложная структура, способность к поглощению веществ из внешней среды).

В результате последовавшей затем длительной и сложной эволюции, обусловившей совершенствование физико-химической структуры гелей, из них образовались уже настоящие первичные организмы со всеми присущими им функциями.

Гипотеза академика А.И. Опарина, как и большинство других, предполагает длительное эволюционное развитие органического вещества, прежде чем оно приобрело особенности живой материи. Но могла ли появиться жизнь в одно мгновение?

Существует гипотеза, ныне мало упоминаемая, которая связывает возникновение жизни на Земле с гигантской катастрофой — грандиозным столкновением сил космоса с силами Земли. Такое столкновение, блестяще иллюстрируя законы диалектического развития природы через борьбу противоположностей, прервало безжизненную эволюцию земной коры и внесло в нее те элементы и противоречия, которые, может быть, только и могли породить жизнь. Гипотеза эта принадлежит одному из величайших ученых современности — Владимиру Ивановичу Вернадскому.

Он считал, что наука способна определить условия, при которых зарождение жизни представляется единственно возможным. Любая жизнь является неразрывной частью живого вещества, составляющего особую часть нашей планеты — биосферу. Любой организм существует, только взаимодействуя с ней.

Говоря о развитии биосферы, необходимо учитывать принцип Реди, установленный еще в XVII в., — «Omne vivume vivo» (все живое происходит от живого). В.И. Вернадский отмечает, что этот принцип не имеет абсолютного значения. Это лишь эмпирическое обобщение, основанное на нашем знании современных физико-химических условий. Когда-то в прошлом (а возможно, и в будущем) при наличии физико-химических явлений, не учитывающихся в настоящее время, принцип Реди мог быть нарушен. Вернадский проводит аналогию между принципом Реди и законом постоянства вещества, который гласит: вещество постоянно в своей массе, не исчезает и не возникает вновь в пределах физико-химических явлений, нам известных. Это реальное эмпирическое обобщение непрерывно проверялось опытным путем. Закон остался незыблемым, и после открытия радиоактивности в рамках обычных химических и геохимических процессов. Так и принцип Реди не указывает на невозможность самопроизвольного возникновения жизни (абигенеза), он только определяет область и условия, в пределах которых абигенеза нет. Самопроизвольного возникновения жизни — согласно принципу Реди — в биосфере нет и не было за время, когда жизнь уже существовала, раз возникнув.

По мнению Вернадского, в биосфере можно различать два типа составляющего ее вещества: косное и живое. Косное вещество, состоящее из минералов, остается по химическому составу и физическому состоянию неизменным за все время существования земной коры. «Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники».[1] Иное дело — живое вещество, в целом и в отдельных формах постоянно меняющееся в эволюционном процессе. За редким исключением все виды живого претерпели большие изменения со времени своего возникновения. «Живой мир биосферы палеозоя (550–230 млн. лет назад) и живой мир биосферы нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же». Таким образом, «говоря о появлении на нашей планете жизни, мы в действительности говорим только об образовании на ней биосферы» (с. 644).

Но сохранение в неизменном виде косной части биосферы — минералов может быть только в том случае, если связанная с ней теснейшим образом живая часть биосферы остается в каких-то своих особенностях постоянной.

Какие же это особенности? По-видимому, те, которые могут влиять на образование минералов: средний химический состав биосферы, средняя масса живой части биосферы. Живая часть биосферы неизменно должна была составлять определенную долю массы всей биосферы. Только при этом условии не нарушается постоянство химических процессов того грандиозного явления, называемого корой выветривания, в котором выражается химическое действие жизни. Следовательно, с момента образования биосферы жизнь уже должна была состоять из многих различных форм, имеющих разнообразные геохимические функции, создающие кору выветривания. «Функции жизни в биосфере — биохимические функции — неизменны в течение геологического времени, и ни одна из них не появилась вновь в ходе геологического времени. Они непрерывно существуют одновременно» (с. 645).

Далее Вернадский перечисляет функции биосферы, осуществляемые живым веществом.

Газовая функция, в результате которой все газы биосферы теснейшим образом связаны с жизнью. Они создаются биогенным путем и им же уничтожаются (N₂ — О₂— СО₂ — СН₄— Н₂ — NH₃ — H₂S). Кислородная функция — образование свободного кислорода (из СО₂ и Н₂О и т. п.). Окислительная функция — окисление более бедных кислородом соединений, происходящее в биосфере. Кальциевая функция — выделение кальция в виде чистых солей (простых и сложных), углекислых, щавелевокислых, фосфорнокислых. Восстановительные функции — создание из сульфатов соединений типа H₂S, FeS₂. Концентрационная функция, определяющая переход некоторых элементов из обычного для них рассеянного состояния в скопления под действием живых организмов, что известно для таких элементов, как углерод, кальций, азот, железо, марганец и др. Функция сгорания органических соединений (разложение организмов после смерти с выделением Н₂О, СО₂ и N₂). Функция восстановительного разложения органических соединений, дающая H₂S, CH₄, Н₂. Функция метаболизма и дыхания организмов, связанная с поглощением О₂ и Н₂О, выделением СО₂ и миграцией органических соединений.

Перечисленные функции биосферы могут осуществляться бактериями, водорослями, мхами, простейшими одноклеточными организмами. Важно отметить, что нет организма, который один мог бы исполнять все эти геохимические функции, исключено также, чтобы в ходе геологического времени происходила смена организмов, замещавших друг друга в исполнении какой-либо одной биогеохимической функции, без изменения ее самой. «Лишь со времени выступления в биосфере цивилизованного человечества один организм оказался способным одновременно вызывать разнообразные химические процессы, но он достигает этого разумом и техникой, а не физиологической работой своего организма», — отмечает В.И. Вернадский (с. 647). При появлении на Земле жизни должна была возникнуть сразу вся совокупность одноклеточных организмов, выполняющих разные биогеохимические функции. Или же жизнь, начавшись с одной простейшей формы, так быстро раздробилась на формы, имеющие разные геохимические функции, что этот период при всем своем геохимическом своеобразии не оставил никаких следов в земной коре. Приведенные выше суждения о начале биосферы исключают абигенез, занос из космоса морфологически единого организма или появление одной какой-либо водоросли, бактерии, из которых эволюционным путем зародились миллионы видов растений и животных. По мнению ученого, должен был одновременно появиться сложный комплекс живых форм, развернувшийся затем в современную живую природу.

В.И. Вернадский подчеркивает, что все живое вещество обладает «диссимметрией» — свойством, благодаря которому во всех связанных с жизнью проявлениях существуют только оси простой симметрии, но эти оси необычны, ибо отсутствует равенство правых и левых сторон.

Этой особенностью живое вещество отличается от вещества кристаллического с осями простой симметрии. В живом веществе преобладает лишь одна сторона — правая или левая. Впервые это явление было изучено Л. Пастером. Как в строении вещества, так и в физиологических проявлениях живые организмы обладают резко выраженной диссимметрией с преобладанием правых явлений. Правый характер диссимметрии живых организмов выражается рядом явлений, начиная с правого вращения плоскости поляризации при прохождении луча света через биологические препараты и кончая усваиванием организмами правых антиподов кристаллических веществ и инертным отношением организмов к левым антиподам и т. д.

Однако имеются данные о существовании не только правых, но и левых форм жизни. Так, например, среди раковин моллюсков с правой диссимметрией известны, хотя и чрезвычайно редки, левые формы.

Дальнейшим шагом в развитии эмпирического обобщения Л. Пастера явился принцип, установленный П. Кюри: «диссимметрия может возникнуть только под влиянием причины, обладающей такой же диссимметрией» (с. 639). Еще до принципа Кюри Пастер пришел к выводу, что абигенез мог произойти только в диссимметричной правой среде. Он считал, что именно в этом направлении надо вести опыты по синтезу живых организмов из неорганических соединений.

Таким образом, живое вещество биосферы глубоко отличается от веществ других геосфер. Лишь живое вещество диссимметрично и может образоваться только путем размножения из такого же диссимметричного вещества. Поскольку все неорганические процессы и образования на Земле обладают обычной симметрией, диссимметричные процессы, послужившие причиной появления жизни, следует искать вне Земли (достаточно напомнить хотя бы о спиральной форме туманностей).

Итак, согласно гипотезе В.И. Вернадского, жизнь на Земле могла зародиться лишь при соблюдении следующих основных условий.

1. При образовании биосферы на земной коре происходили физико-химические явления и процессы, которые сейчас в ней отсутствуют, но которые были необходимы для самопроизвольного возникновения жизни. Однако к ним не могут относиться обычные физические, химические и геохимические процессы.

2. Жизнь не могла возникнуть и длительно существовать как один какой-либо вид организмов, из которого в дальнейшем обычным эволюционным путем появились все остальные. Имеющиеся данные о постоянстве биогеохимических функций живого вещества в биосфере заставляют предполагать одновременное или почти одновременное образование группы простейших одноклеточных организмов. Эти простейшие организмы могли выполнять различные биогеохимические функции и сформировали биосферу. Из них впоследствии путем эволюции возникли все остальные организмы, существовавшие в дальнейшем только в пределах биосферы.

3. В соответствии с выводами, сделанными Пастером, и принципом Кюри этот необычный процесс, не укладывающийся в рамки обычных физико-химических явлений, должен обладать правой диссимметрией.

Какое же уникальное явление в истории Земли удовлетворяло бы всем поставленным условиям и служило бы причиной зарождения жизни на земной поверхности? По мнению В.И. Вернадского, им могла быть грандиозная космическая катастрофа, например, отделение Луны от Земли и возникновение впадины Тихого океана. Вернадский указывает, что в результате этого земная кора приобрела своеобразную диссимметрию.

Сейчас известно, что Луна образовалась не путем отрыва ее от Земли. Но значит ли это, что в истории нашей планеты гигантские катастрофы отсутствовали? Выше мы писали, что согласно теории происхождения планет, разработанной О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции рассеянных в межзвездной среде частиц и тел различных размеров.

Падавшие астероиды по химическому составу могли несколько отличаться от среднего состава Земли и приводить к образованию неоднородностей в ее теле. Возможно, что именно вследствие таких первичных неоднородно стей возникла известная всем геологам диссимметрия в строении нашей планеты. Таким образом, в результате падения в область Тихого океана крупного астероида создались условия, необходимые для соблюдения принципов Реди и Кюри. Последние данные палеонтологии указывают на необычайную древность зарождения жизни — более 3 млрд. лет назад. Следовательно, время возникновения жизни и окончания формирования Земли как планеты (4,5–3,5 млрд. лет) примерно совпадает. Геологические данные показывают, что диссимметрия нашей планеты с разделением, на Атлантический и Тихоокеанский сегменты также возникла очень давно. Она существует, по крайней мере, с рифейской эры, т. е. 1,5 млрд. лет.

Сейчас, когда стало доказанным огромное влияние процессов, происходящих в космосе, на эволюцию жизни на Земле, когда образование ее мы объясняем путем аккумуляции астероидов, а наклон оси вращения Земли связываем с падением одного из наиболее крупных космических пришельцев, гипотеза Вернадского становится более актуальной. Быть может, недалеко то время, когда к ней придется еще вернуться, и проблема образования Земли и возникновения жизни будет выражена лаконичной формулой — жизнь на Земле возникла одновременно с образованием планеты.

Магнитная броня Земли

Обнаружение с помощью спутников радиационных поясов вокруг Земли в корне изменило наше представление о значении магнитного поля в эволюции органической жизни.

Солнце, в недрах которого царит температура порядка 13 000 000 °C, а на поверхности — около 6000 °C, каждую секунду излучает 3,8·10²⁶ Дж энергии. На Землю попадает лишь одна двухмиллиардная доля энергии Солнца, но ее достаточно для возникновения и развития жизни. Солнце посылает на Землю два типа излучения: электромагнитные волны длиной от миллионных долей миллиметра до десятков километров и потоки заряженных частиц — корпускул, движущихся со скоростью около 1000 км/с и через одни-двое суток достигающих Земли. Часть космического излучения приходит из-за пределов Солнечной системы.

От большей части космического излучения жители Земли надежно защищены сложной системой различных физических оболочек, через которые проникает только видимый свет, небольшая доля прилегающих к нему ультрафиолетовых и инфракрасных лучей и узкий участок радиоволн. На подступах к Земле задерживаются и корпускулы, представляющие главным образом ядра водорода (протоны) и ядра гелия (альфа-частицы), а также незначительное количество ядер тяжелых элементов.

Спасительным экраном прежде всего является земная атмосфера. Однако, задерживая одну часть космической радиации, земная атмосфера достаточно свободно пропускает другую. Существенно помогает атмосфере магнитное поле Земли, вызвавшее образование ионосферы и двух поясов заряженных частиц вокруг Земли. Внутренний экваториальный пояс с наибольшей плотностью частиц расположен на расстоянии около 3600 км от поверхности планеты. Он опоясывает Землю кольцом от 35° ю.ш. до 35° с.ш. Внешний пояс, состоящий в основном из электронов, распространяется до широт 65°. Положение в пространстве, объем и плотность частиц в нем сильно меняются, расстояние от Земли колеблется в пределах 25–50 тыс. км. Главное защитное свойство этих поясов в том, что они выполняют роль ловушек для идущих от Солнца частиц с большими энергиями. Магнитное поле, отклоняя их от направления на Землю, вовлекает в кругооборот вокруг планеты. Замечено, что если двигаться от экватора к полюсу, то число попадающих на Землю заряженных частиц несколько возрастает (примерно на 10 %). В стратосфере широтный эффект в несколько раз больше, чем на уровне моря. На верхней границе атмосферы интенсивность космических лучей в районе экватора в 5 раз меньше, чем в полярных областях. В этом сказывается отсутствие постоянных поясов заряженных частиц над полярными областями. Однако это увеличение интенсивности корпускулярного потока в приполярных районах сравнительно невелико и не представляет опасности для жизни.

Благодаря магнитному полю наша планета окружена ионосферой — слоем разреженного ионизированного газа на высотах от 70 до 500 км. В этом слое текут мощные электрические токи. Ионосфера и расположенный ниже слой озона поглощают ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца, которые, дойдя до поверхности, могли бы уничтожить на ней жизнь. У ионосферы есть еще одно замечательное свойство. Подобно зеркалу, она отражает радиоволны и делает, таким образом, возможной радиосвязь на Земле на большие расстояния.

Интенсивность космического излучения, достигающего поверхности планеты, зависит как от интенсивности солнечного излучения, так и от напряженности магнитного поля Земли и вследствие этого от экранирующего влияния ионосферы и слоев заряженных частиц.

Хотя Земля находится на расстоянии около 150 млн. км от Солнца и защищена атмосферой, ионосферой и поясами заряженных частиц, мы очень тонко чувствуем, что происходит на Солнце. Каждые 11 лет потоки солнечных газов взмывают на сотни тысяч километров вверх, устремляясь в межзвездное пространство. Такая активность продолжается 2–3 года, а затем затухает. В период максимума солнечной активности на Земле наблюдаются яркие полярные сияния, длительное (до 10 дней) нарушение в полярных районах радиосвязи, разыгрываются магнитные бури, в земле начинают течь электрические токи такой силы, что нередко приборы телефонных и телеграфных станций приходят в негодность. Нередко после солнечных вспышек в околоземные пространства вторгаются потоки заряженных частиц очень больших энергий, представляющие оторвавшиеся «куски» солнечной атмосферы. А.Л. Чижевский и его последователи установили, что органическая жизнь на Земле очень чутко реагирует на 11-летний цикл солнечной активности. Периодичность эпидемических заболеваний, их начало, развитие и окончание ритмически следуют за цикличностью нашего дневного светила. Солнце оказывается великим дирижером земных жизненных процессов.

Вполне вероятно, что имеются и более крупные циклы изменения солнечной активности, воздействие которых на органическую жизнь Земли может быть еще сильнее. Однако отсутствие необходимых количественных изменений за длительный срок не позволяет говорить об этом уверенно.

Магнитное поле Земли по своей величине очень мало. Оно в сотни раз слабее, чем поле между подковами обычного школьного магнита. Однако земное поле занимает огромный объем, простираясь на десятки тысяч километров от поверхности Земли. А так как энергия магнитного поля пропорциональна объему, то влияние земного поля на процессы в окрестностях планеты очень велико. Если бы поле исчезло, Земля лишилась бы защиты от заряженных частиц, испускаемых Солнцем и захватываемых в магнитные ловушки. Земной шар подвергся бы бомбардировке космическими частицами огромных энергий. Нам не удалось бы увидеть незабываемые по красоте полярные сияния, так как они происходили бы на освещенной Солнцем стороне Земли вместо окутанных полярной ночью областей, куда отклоняются пути частиц под влиянием магнитного поля.

А есть ли у нас полная уверенность в том, что магнитное поле Земли постоянно существовало в течение всего периода ее жизни как планеты? Однозначно ответить на этот вопрос сейчас нельзя. Чтобы несколько приблизиться к его разрешению, рассмотрим изменение напряженности магнитного поля во времени. В последние годы возникла новая отрасль науки — археомагнетизм, занимающийся изучением величины и направления остаточной намагниченности, замеренной в образцах, взятых из печей (обожженных кирпичей и гончарной посуды). Во всех случаях, когда температура обжига достигала 800 °C, т. е. превышала точку Кюри, имевшиеся в обожженной глине зерна магнитных минералов приобретали очень устойчивую во времени термоостаточную намагниченность. В 60-х годах геофизики Е. Телье и С.П. Бурлацкая исследовали термонамагниченность обожженных человеком образцов глины (время обжига установлено по археологическим данным). Это позволило построить кривую изменения напряженности геомагнитного поля за последние 5000–6000 лет. От наших дней в глубь веков магнитное поле плавно нарастает, достигая максимума примерно в начале новой эры. В тот период оно было в 1,5 раза больше современного. Затем поле начинает убывать вплоть до IV тыс. до н. э. Величина магнитного поля 5000–6000 лет назад была в 2 раза меньше, чем в настоящее время. Если двигаться еще дальше по шкале времени, то поле вновь начнет возрастать, хотя как отмечает С.П. Бурлацкая, для уверенных выводов данных недостаточно. Таким образом, нет сомнений в том, что основная дипольная часть магнитного поля Земли испытывает колебания, вероятно имеющие периодический характер. Возможный период изменений поля превышает 6000 лет. Следует отметить, что если максимальные значения поля заморены точно, то минимальные величины напряженности поля неизвестны.

С помощью палеомагнетизма удалось установить одно интересное физическое явление, сопровождающееся резким и значительным по величине уменьшением напряженности магнитного поля. Изучение магнитных свойств геологического разреза горных пород показало, что в процессе осадконакопления северный и южный магнитные полюсы менялись местами (происходила инверсия знако-магнитного поля). В некоторых геологических периодах было по нескольку инверсий магнитного поля. Не менее девяти инверсий поля произошло в последний плиоцен-четвертичный отрезок геологического времени, длившийся 11 млн. лет. Последняя инверсия магнитного поля на нашей планете отмечена в начале четвертичного периода, т. е. 500–800 тыс. лет назад. Считают, что в среднем поле одного знака существует не менее 500 тыс. лет.

В момент инверсии величина поля уменьшается до 0,3 от нормальной, а если учесть предшествующий уменьшению некоторый «скачок» его величины, то общая амплитуда уменьшения поля примерно равна его нормальной величине. Процесс инверсии магнитного поля Земли изучен лишь в первом приближении. Не исключено, что в период минимальных значений поля в отдельные промежутки напряженность магнитного поля на Земле была меньше 0,3 от нормального.

Легко понять, что органической жизнью нашей планеты наступление инверсии магнитного поля воспринималось как грандиозная катастрофа. Ведь уменьшение напряженности магнитного поля в 3 раза должно вызвать пропорциональное увеличение уровня космической радиации на Земле. Уменьшение напряженности поля происходило на протяжении отрезка времени, измеряемого столетиями, в течение которых животному миру было необычайно трудно приспособиться к резкому увеличению космической радиации.

Недавно канадский ученый-геолог Я. Крейн предположил, что причиной массового вымирания организмов было не влияние радиации, а непосредственно снижение напряженности магнитного поля в процессе изменения его полярности.

Крейн обосновывает свою догадку экспериментами, во время которых живые организмы помещались в искусственное магнитное поле с меньшей, чем у Земли, напряженностью. После 72-часового пребывания в таком поле способность бактерий к размножению уменьшалась в 15 раз; нарушались двигательные рефлексы у ленточных червей и моллюсков; снижалась нейромоторная активность у птиц; у мышей нарушался обмен веществ. При более длительном пребывании появлялись изменения в тканях и возникало бесплодие.

По мнению Крейна, влияние магнитного поля на организм может быть усилено климатическими изменениями, ветрами, снижением температуры плюс потоком космических лучей; и судя по древним окаменелостям, общий результат всех этих влияний на некоторые живые организмы может быть катастрофическим.

В эволюции органического мира эпохи инверсии, возможно, представляли своеобразное «сито», сквозь которое происходил естественный отбор всего живого на Земле.

Исчезновение динозавров

Французский ученый Ж. Кювье, основоположник палеонтологии — науки об организмах, живших на Земле в геологическом прошлом, в трактате «Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара» (1830) изложил свои представления с связи смены фауны и флоры в истории Земли с великими геологическими переворотами, уничтожавшими живые организмы. Идеи Кювье вошли в историю науки как теория катастроф.

Ошибочность идей Кювье была очевидна для многих передовых биологов еще до появления учения Ч. Дарвина, но после того как в геологии восторжествовали эволюционные идеи Ч. Лайеля, а в биологии — Ч. Дарвина, теория катастроф сохранилась лишь в истории науки.

Как известно, согласно учению Ч. Дарвина, эволюция животного мира и растений определяется естественным отбором. Он устраняет одни генетические комбинации и способствует развитию других, более ценных с точки зрения приспособляемости. Однако объяснение эволюции Живого вещества только лишь как результата естественного отбора встречает ряд трудностей. Так, например, растения, являющиеся по сравнению с животными более пассивными организмами, должны были бы сравнительно слабо развиваться. На самом же деле цветковые растения, наиболее молодые и высокоразвитые, насчитывают гораздо большее число видов, чем млекопитающие. Возможно, этим объясняется в последние годы возврат некоторых палеонтологов к теории катастроф для того, чтобы объяснить причину резкого изменения форм организмов, населявших Землю в ее геологическом прошлом. Наиболее последовательно эти идеи в палеонтологии выражает немецкий ученый О. Шиндевольф. Он считает, что катастрофическое вымирание значительных групп организмов произошло в конце пермского периода (230–250 млн. лет назад). В то время исчезло около 24 групп (отрядов) различных представителей фауны, и в дальнейшем на протяжении 10 млн. лет имело место значительное ее обеднение.

Еще больше изменились фауна и флора в конце мезозойской эры, когда вымирание охватило не только морские группы, но и господствовавшую группу наземных четвероногих — динозавров.

Эти резкие скачки в палеонтологической летописи О. Шиндевольф связывает не с геологическими изменениями, происходившими на поверхности Земли, а с внезапными внешними факторами — мощными взрывами солнечной или космической радиации. Взрывы вызывали вымирание одних групп организмов и ускорение темпов возникновения мутаций в других. Возможный катастрофический характер отдельных периодов развития флоры и фауны предполагается и некоторыми другими советскими и зарубежными исследователями.

Следует сразу же оговориться, что большинство палеонтологов, не отрицая влияния крупных изменений физико-географических условий на развитие жизни, считают, что катастрофические факторы не играли существенной роли в процессе эволюции. Они остаются целиком на позициях дарвинской концепции вымирания как нормального процесса, представляющего результат естественного отбора и неизменно сопутствующего эволюции. Наиболее убедительно эта точка зрения аргументирована советским ученым Л.Ш. Давиташвили. Дело в том, что нельзя считать доказанным положение об одновременном, геологически мгновенном исчезновении групп организмов. Вместе с тем даже те ученые-палеонтологи, которые отрицают внезапное катастрофическое вымирание определенных видов животных в прошлом, признают, что в конкретных условиях могли очень быстро вымирать систематические группы.

Вот уже в течение многих десятков лет исследователи самых разных специальностей — геологи, палеонтологи, биологи, астрономы — ищут причины гибели динозавров и многих других пресмыкающихся, происшедшей в позднем мелу, примерно 80 млн. лет назад.

Одной из отличительных особенностей динозавров было то, что многие из них ходили на двух ногах. Так называемые птеродактили могли летать. Тиранозавры (длиной 14 м) считаются самыми крупными из всех плотоядных животных, живших когда-либо на суше.

Крупнейший среди динозавров, передвигавшихся на четырех ногах, травоядный ящер диплодок достигал в длину (от головы до конца хвоста) 25 м. Это животное имело необыкновенно маленькую головку, длинную шею, массивное туловище, очень длинный хвост и столбовидные ноги. Для гиганта, помимо обычного головного и спинного мозга, природа предусмотрела еще один мозг, располагавшийся в области таза и по своему объему в несколько раз превосходивший головной.

В конце мезозойской эры все эти разнообразные и в большинстве своем прекрасно приспособленные к окружающей среде животные вымерли. Одновременно с ними вымер и ряд других морских и наземных животных.

Ученые по-разному оценивали это явление. Но основной причиной гибели считали изменение климатических условий, а частности значительное похолодание. «Зная восприимчивость рептилий к изменениям температуры, — писал выдающийся русский зоолог М.А. Мензбир, — причину вымирания можно было бы искать в резком или Даже постепенном, но значительном понижении температуры; однако флора не дает на это указаний ни в Европе, ни в Америке».[2] Интересные соображения по этому поводу высказал один из крупнейших русских геологов академик А.П. Павлов: «Конечно, климатические изменения имели большое влияние на судьбы органического населения какого-нибудь древнего континента или его части. Но ведь климаты Земли не изменялись внезапно и повсеместно… В большинстве случаев животные и растения могли при ухудшении климата мигрировать в другие широты… и если в некоторых случаях это было невозможно, в известном районе могло иметь место вымирание, но оно должно было иметь местный, а не повсеместный на Земле характер и не могло быть причиной полного исчезновения какой-нибудь из широко распространенных групп. Еще труднее применить это объяснение к вымиранию широко распространенных групп морских животных, на судьбы которых изменения рельефа поверхности суши едва ли могли оказывать фатальное влияние».[3]

Существовало предположение, что гибель травоядных динозавров в конце мела была обусловлена сменой типа растительности, в частности расцветом двудольных покрытосемянных, сильно обогативших атмосферу кислородом и вызвавших снижение в атмосфере свободной углекислоты. Однако и эта причина вымирания всего лишь одной группы животных едва ли могла иметь действие, так как смена растительности произошла еще в начале позднего мела, а резкое вымирание динозавров — лишь в конце его.

Совершенно очевидно, что причину гибели следует искать не в действии того или иного фактора, а в резких изменениях обстановки в целом.

Вымирание ряда групп по времени приходится на ларамийскую органическую фазу. Ларамийский орогенез, совпавший с обширной регрессией моря, должен был чрезвычайно сильно изменить рельеф поверхности земной коры. Это, конечно, повлияло на влажность и общий характер климата, а также на распределение растительности. Для громоздких сухопутных форм рептилий, обитавших, несомненно, на плоском рельефе, быстрое приспособление к новым условиям было трудной задачей, и это обстоятельство, вероятно, оказалось для них роковым,

О. Шиндевольф и ряд других ученых ставят под сомнение совпадение периода ларамийской складчатости с вымиранием живых организмов в конце мезозоя.

Существуют и другие гипотезы, объясняющие этот крупнейший кризис в истории органической жизни Земли. К их числу относится наиболее, на наш взгляд, интересная, выдвинутая еще в 1957 г. советскими учеными В.П. Красовским и И.С. Шкловским. Эта гипотеза предполагает влияние вспышек сверхновых звезд на эволюцию жизни на Земле. Авторы указывают, что каждая вспышка сверхновых дает огромное количество космических лучей с очень высокими энергиями. Солнце, двигающееся вместе с окружающими его планетами в пределах Галактики, могло попадать в такие области космического пространства, где плотность космических лучей была в сотни раз выше, чем в настоящее время. Это происходило тогда, когда сверхновые вспыхивали в непосредственной близости от Солнца. Анализируя частоту их вспышек в пределах Галактики, Красовский и Шкловский приходят к выводу, что примерно один раз в 200 млн. лет в качестве сверхновых вспыхивали ближайшие к Солнцу звезды, находящиеся на расстоянии меньше 8 парсек.[4] Поток жесткого, например рентгеновского, излучения при этом был очень большой интенсивности, превышая обычный уровень космических излучений, достигающих поверхности Земли, в десятки, если не в сотни раз. Такие эпохи длились несколько тысячелетий.

Все это могло иметь серьезные биологические, и прежде всего генетические, последствия. Должна была увеличиться частота мутаций, что, как известно, особенно сказывается на долгоживущих организмах. При вспышках сверхновых вблизи Солнечной системы происходило длительное, продолжавшееся несколько тысячелетий, воздействие на организмы космических лучей с интенсивностью в десятки и сотни раз больше обычной.

В.П. Красовский и И.С. Шкловский предполагают, что с этим процессом связана гибель динозавров в конце мелового периода. Они считают, что увеличение потока космических лучей при вспышках сверхновых иногда могло оказаться и благоприятным фактором для эволюции. Так, не исключено, что пышный расцвет растительности в каменноугольном периоде был обусловлен повышением уровня жесткой радиации космического происхождения. Возможно, этот фактор стимулировал в свое время появление из простых органических соединений сложных комплексов, из которых развивалась жизнь на Земле.

Как уже упоминалось, в конце мелового периода помимо динозавров вымерли еще многие виды живых организмов, например аммониты — моллюски, напоминавшие современных наутилусов и имевшие такую же спирально свернутую раковину. Аммониты, появившиеся еще в позднесилурийскую эпоху (примерно 400 млн. лет назад), быстро развились и во множестве видов были распространены в древних морях. И вот перед их полным исчезновением в меловом периоде, а особенно в позднемеловое время, раковины многих аммонитов приобретают необычные, причудливые формы. Появление «аномальных» раковин можно объяснить ростом мутаций из-за увеличения потока космических лучей, достигавших поверхности Земли. Здесь важно отметить тот факт, что аммониты населяли поверхность моря, т. е. не были защищены от воздействия космической радиации слоем воды. Последнее обстоятельство, напротив, способствовало большей устойчивости в конце мелового периода морских животных по сравнению с наземными. Американский ученый Брамлет считает, что примерно в то же время произошло массовое вымирание фитопланктона — одной из форм микроорганизмов, населявших морскую поверхность и являвшихся продуктом питания для многих крупных животных.

Кратко упомянем и другие гипотезы, объясняющие массовое вымирание некоторых групп живых организмов.

Первая категория этих гипотез исходит из того, что образование гор на поверхности Земли шло относительно быстро, в виде революций. К этим гипотезам относится объяснение причин вымирания, предложенное В.Л. Личковым. По его мнению, в истории развития Земли было шесть геологических циклов, завершавшихся шестью преобразовательными революциями. Каждая такая революция создавала контрастный рельеф земной поверхности, способствовавший интенсивной разрушительной деятельности поверхностных вод и поступлению в пониженные части суши и в моря большого количества солей. Последнее обстоятельство влияло на расцвет растительности и животных организмов. Затем по мере сглаживания рельефа количество веществ, выносимых на низменности и в моря, уменьшалось до тех пор, пока в какой-то мере не становилось минимальным. В этот период происходило массовое вымирание, по выражению Б.Л. Личкова «менее пластичных форм живых существ». Новые горообразовательные движения приводили к новому расцвету сохранившихся форм жизни.

Упоминавшееся выше исчезновение фитопланктона Брамлет объясняет с позиций, близких к гипотезе Личкова. В конце мелового периода Земля переживала эпоху тектонического покоя, в результате чего рельеф поверхности оказался более сглаженным, чем обычно, и соответственно снос в океан минеральных веществ, нужных для питания морских микроорганизмов, сильно уменьшился.

Однако гипотеза Б.Л. Личкова, как и другие близкие гипотезы, опровергается тем, что у современной геологии нет никаких данных об образовании гор на поверхности Земли в виде переворотов. Напротив, есть достаточно много фактов считать горообразовательные движения длительными, происходившими так медленно, что за это время постепенно перестраивалась и перераспределялась фауна и флора.

Довольно распространенная группа гипотез объясняет вымирание организмов изменением состава земной атмосферы. А.П. Павлов считал, что две великие эпохи вымирания живых организмов (одна в конце палеозойской эры — 200 млн. лет назад и другая в конце мезозойской эры — 70–80 млн. лет назад) хронологически соответствуют двум «великим геологическим революциям» — герцинской и ларамийской. В это время интенсивно проявлялся вулканизм, наземный и подводный, приводивший к изменениям газового состава атмосферы и солевого состава морей. По мнению А.П. Павлова, эти изменения и были главным фактором вымирания.

Наконец, существуют гипотезы, связывающие вымирание больших групп организмов с колебанием уровня Мирового океана, с изменением его солености, с количеством микроэлементов в почве и водах.

В то же время следует учитывать, что летопись жизни на Земле пока является далеко не полной, и в результате события, которые представляются внезапными и катастрофическими, на самом деле могли быть обусловлены постепенными изменениями геолого-географической обстановки и сопровождались появлением организмов; отражавших соответствующие эволюционные процессы.