Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 55)

Вот еще один пример того, как взаимосвязаны все процессы на Земле: распад Пангеи оказал прямое воздействие на эволюцию. Когда после пермско-триасового вымирания биоразнообразие начало восстанавливаться, на планете существовали фактически один континент и один океан. В принципе морские организмы могут жить по всей береговой полосе без значимых географических барьеров. На суше помехи имелись — например, горные хребты и крупные реки, однако не существовало каких-то непреодолимых физических препятствий, которые мешали бы животным колонизировать почти весь континент. Но когда Пангея стала распадаться, ситуация изменилась.

Яркий тому пример — млекопитающие. До того, как суперконтинент начал разделяться на части, сумчатые млекопитающие, отличавшиеся короткой беременностью, но длительным последующим пребыванием в сумке матери, в изобилии водились в северных частях Пангеи (современные Азия, Европа и Северная Америка). Возраст самого древнего ископаемого сумчатого — около 125 миллионов лет. Прекрасно сохранившийся скелет небольшого лазающего по деревьям существа, демонстрирующий даже отпечатки шерсти, найден в Китае, и многие палеонтологи считают, что разделение плацентарных и сумчатых млекопитающих произошло в Азии в начале мелового периода, незадолго до времени жизни этого ископаемого зверька. Впрочем, где бы ни появились сумчатые, они мигрировали в некоторые части южного континента Гондвана, когда он еще не начал раскалываться на части.

Сегодня сумчатые обитают практически исключительно в Австралии и Южной Америке, и основная причина этого — последовательность деления Пангеи. Особенно ярким примером является Австралия. Сумчатые появились здесь до отделения материка от Антарктиды, и как только это произошло, континент оказался в географической изоляции. В течение десятков миллионов лет к местным сумчатым не присоединялись новые виды млекопитающих, и поэтому те экологические ниши, которые на другие континентах занимают плацентарные млекопитающие, в Австралии постепенно заняли сумчатые. Поскольку тектоническое перемещение плит в относительно недавнем прошлом приблизило Австралию к Индонезии, то некоторым небольшим плацентарным млекопитающим из Азии (например летучим мышам и мелким грызунам) удалось перебраться через достаточно узкую водную преграду, однако в фауне континента по сей день продолжают доминировать сумчатые. Из-за длительной изоляции материка уникальными являются и другие группы австралийских животных — пресмыкающиеся, земноводные, насекомые и даже рыбы.

Есть одна среда, которую я до сих пор еще не обсуждал: воздух. Как мы видели, насекомые летали уже в девоне — минимум 400 миллионов лет назад. Однако крупные животные поднялись в небо гораздо позднее. Первыми были птерозавры, «летающие ящеры», которые появляются в палеонтологической летописи примерно 220 миллионов лет назад, во время триасового периода. Птерозавры летали в небесах Земли более 150 миллионов лет, и к концу мелового периода некоторые из них достигли гигантских размеров — найдены окаменелые останки с размахом крыльев в 9 метров.

Однако птерозавры исчезли при мел-палеогеновом вымирании. Откуда тогда взялись нынешние обитатели воздуха — птицы? Эта проблема интересовала палеонтологов очень много лет. Палеонтологические данные говорят, что предками первых птиц были мелкие подвижные динозавры, называемые тероподами. Хотя тероподы не умели летать, они бегали на задних лапах, а у некоторых развились относительно длинные «руки» и кисти. Одна из причин их проворства — легкие полые кости, которые характерны для птиц. Анализ скелетов заставляет предположить, что у них имелась мышечная структура, позволявшая им свести передние конечности вместе, чтобы схватить какое-нибудь летающее насекомое, и это движение сходно со взмахом крыла птиц. У некоторых тероподов также появились перья (может быть, для теплоизоляции), и наличие перьев, возможно, помогало им прыгать или планировать в погоне за добычей. Некоторые мелкие динозавры могли планировать с дерева на дерево как современные белки-летяги. Такие идеи пока еще являются умозрительными, но они основаны на данных, полученных от окаменелостей.

Самая старая из известных настоящих птиц жила 150 миллионов лет назад в конце юрского периода, когда Земля еще кишела динозаврами. Окаменелые останки этого существа нашли в известняковом карьере на юге Германии в 1861 году. Хотя позднее в той же известняковой формации обнаружились и другие окаменелости, более ранних птиц пока не находили. Животное получило название археоптерикс, у него имелись широкие крылья и длинный хвост, а перья на крыльях оказались асимметричными — это крайне важный признак перьев, предназначенных для полета. Археоптерикс оказался довольно небольшим: самые крупные особи, вероятно, не достигали в длину и полуметра. Эти существа определенно могли подниматься в воздух, но не умели летать так, как большинство современных птиц. Неясно также, использовал ли он в основном планирующий полет или мог также махать примитивными крыльями.

Археоптерикс сыграл важную роль в первых спорах об эволюции. Британский биолог XIX века Томас Гексли, который первым связал происхождение птиц с динозаврами, видел в археоптериксе недостающее звено. Он также заявлял, что эта окаменелость доказывает правоту Дарвина, который опубликовал свое «Происхождение видов» всего за несколько лет до открытия археоптерикса (за яростную защиту дарвиновских взглядов Гексли нередко называли «бульдогом Дарвина»). После 1990-х годов найдено много новых окаменелостей, которые заполняют некоторые пробелы между археоптериксом и более ранними динозаврами-тероподами, а также более развитыми птицами. Эволюционная связь, предложенная Гексли, больше не подлежит сомнению.

Как только динозавры научились летать и стали птицами, они быстро приобрели разнообразие и приспособились к широкому диапазону источников пищи и различных сред обитания. Некоторые, как современные пингвины, попав в среду с малым количеством хищников, даже утратили способность летать. Другие же стали изумительными летунами. Рекорд в современном мире принадлежит серому буревестнику — морской птице, которая ежегодно совершает дальние перелеты между южным и северным полушариями; по некоторым оценкам, длина этих перелетов — невероятные 64 тысячи километров за год^[66]. Буревестники (и некоторые другие морские птицы) могут также быстро «летать» под водой, бросаясь за добычей.

Как это ни парадоксально, но последнее великое вымирание фанерозойского эона, ознаменовавшее мел-палеогеновую границу, стерло с лица земли динозавров, но не их потомков-птиц. Как и все прочие группы растений и животных, птицы сильно пострадали (несколько успешных групп, распространившихся в меловом периоде, исчезли), однако не так сильно по сравнению с другими формами жизни. Их высокий уровень выживаемости по-прежнему остается загадкой для орнитологов, особенно если учесть, что при этом не выжили мелкие динозавры, которые, вероятно, имели тот же размер, что и некоторые крупные выжившие птицы, и занимали сходные ниши. Так или иначе, исчезновение динозавров открыло новые возможности и для птиц, и для млекопитающих. Все оставшиеся группы растений и животных восстанавливались очень медленно, но за несколько миллионов лет была подготовлена почва для эволюционного марша к современному захватывающему разнообразию живых существ.

Кайнозойская эра стала последней в фанерозое и продлилась шестьдесят пять миллионов лет — не так много с геологической точки зрения, но даже за это время наша планета претерпела массу изменений. Из разрушенного мира, оставшегося после мел-палеогенового вымирания, родились современные птицы, от неприметного крапивника до ярко окрашенного тукана с гигантским клювом, от долговязого страуса до стремительного колибри. Потрясающего разнообразия достигли и млекопитающие, от исполинских китов до летучих мышей и крошечных землероек до людей. Когда дрейфующие части Пангеи столкнулись, поднялись Гималаи и Альпы, и тридцать пять миллионов лет назад мир стал неуклонно остывать, приближаясь к плейстоценовому ледниковому периоду последних нескольких миллионов лет. Совсем недавно мы вошли в новый период истории — «антропоцен», как назвал его лауреат Нобелевской премии Пауль Крутцен^[67]. Человек стал значительной геологической силой, способной изменить (сознательно или нет) ход истории планеты. Нынешние заметные проявления этих способностей — изменения климата и шестое вымирание. Однако не все такие изменения отрицательны. Люди могут также прогнозировать и защищать. Будущее Земли в значительной степени находится сейчас в наших руках.

Глава 13

Зачем нужна геология

Я надеюсь, что предыдущие двенадцать глав открыли окно в многогранный мир науки о Земле. Эта область зародилась задолго до того, как придумали слово геология — как чисто практическое стремление найти и извлечь полезные для человека материалы: кремень и обсидиан для оружия, гематит (минерал железа) для первых мелков и красок для раскрашивания тела, глину для гончарного дела, железо и медь для инструментов и украшений. Сегодня почти все, чем мы пользуемся в повседневной жизни, поступает к нам из недр Земли, и геология играет ключевую роль в нашем ненасытном стремлении к материалам и энергии. Однако геонаука вышла далеко за рамки практической пользы. В самом широком смысле это сочетание исследований атмосферы, океанов, твердой поверхности Земли и даже других планет солнечной системы. Возможно, это самая междисциплинарная из всех наук, объединяющая усилия математиков, физиков, химиков, инженеров и биологов. Все эти ученые в конечном итоге преследуют одну цель — лучше понять природные процессы, идущие на Земле. Они могут заниматься узкими полевыми исследованиями или какой-нибудь масштабной темой вроде тектоники плит, но все они постоянно обнаруживают новые сведения о том, как работает наша планета. При этом постоянно появляются новые дисциплины — например, развивающаяся область биогеохимии, которая, как следует из названия, находится на стыке химии, биологии и геологии. Причина, по которой сегодня важна наука о Земле, заключается в том, что в этой сфере лежат ключи к пониманию многих насущных проблем, стоящих перед обществом.