Текст книги "До и после динозавров"
Автор книги: Андрей Журавлёв
сообщить о нарушении
Текущая страница: 19 (всего у книги 24 страниц)
Вернемся на землю
На самом деле, будь во всем виноваты гигантские метеоритные удары, всепланетные вымирания происходили бы каждые 10–15 млн лет. Столько катастрофических явлений в земной летописи не набирается. Да и сама «периодичность» вымираний вычислена очень приблизительно. Не каждое из них достаточно хорошо выражено в ископаемой летописи. Многие растянулись на сотни тысяч и миллионы лет, так что ни о какой внезапности и массовости события и речи быть не может. Временные отрезки между вымираниями тоже разные – от 22 до 32 млн лет. Какая уж тут периодичность?
Более въедливый подход к астрофизическим гипотезам выявил, что звезде-двойнику не продержаться на предполагаемой орбите три миллиарда лет. Планета X должна иметь большую массу при малых размерах, чтобы потревожить кометы и не быть задетой самой. Недавно за Плутоном действительно открыли планету, но не одну, а целое скопление малых космических тел. Не исключено, что сам Плутон был некогда одним из таких тел, которое гигант Нептун притянул поближе к себе. Однако поведение этих планет не имеет никакого отношения к кометным «звездопадам».
С мел-палеогеновым вымиранием все тоже не просто. Давление морских хищников на аммонитов, возросшее в позднем мелу, и общее ухудшение обстановки сильно сказались на их численности уже к началу позднего мела. Их почти не стало за 6 млн лет до пришествия метеорита. Шестилучевые кораллы в основном пропали в середине мелового периода. Одни группы рудистов вытесняли другие на протяжении всего времени своего существования. Падение температуры в конце мелового периода могло быть особенно губительным для этих странных двустворок. Их численность сокращалась по мере понижения температуры. Не удалось обнаружить никакой внезапности в исчезновении фораминифер и прочей мелочи.
На суше даже вечнозеленые растения благополучно пересекли мел-палеогеновую границу. Практически не пострадали и насекомые. Последние же полагались исключительно на зеленую пищу.
Поиск сугубо земных причин для столь разительных перемен уводит назад, в середину мелового периода, когда все, собственно, и началось. Тогда на суше распространялись не только млекопитающие и птицы, главное – появились покрытосеменные (они же – цветковые) растения.
Цветы новой жизни
Откуда взялись покрытосеменные с цветком, защищавшим завязь от слишком настырных опылителей, остается загадкой. Не потому, что невозможно найти их предков, а потому, что слишком много претендентов на эту роль.
Среди прародителей цветковых называли кейтониевые, глоссоптерисы, пентоксилеевые, беннеттиты и другие голосеменные. У всех этих растений развились сложные мужские и женские органы размножения, иногда очень напоминавшие цветок. Особенно близко к цветковым подошли беннеттиты. У них появились похожая древесина, устьица, пыльца, привлекательные для насекомых-опылителей нектарники и покровы семени. Зародыш развивался в неопавших семенах.
Как и во многих других случаях, признаки покрытосеменных независимо вырабатывались в нескольких линиях. Молекулярные остатки цветковых становятся обильны в юрских отложениях и, наверное, принадлежат их непосредственным предкам. Первая достоверная пыльца и отпечатки листьев начинают попадаться в средней части меловых отложений. Для листьев особенно характерно сетчатое жилкование, которое способствовало лучшему перемещению веществ и укреплению пластины, которая теперь могла сильно расширяться. А широкий лист очень пригодился в тенистом тропическом подлеске, где они появились.
В середине мелового периода цветковые росли на освободившихся по разным причинам участках. Они освоили гари, речные наносы, затопляемые прибрежные полосы, береговые оползни, солоноватоводные болотины. Прорвать густые заросли голосеменных тогда им было сложно. В то время среди деревьев преобладали ноголистники, араукарии и секвойи (особенно на болотах). Больше стало сосновых. Саговники, гинкго и кейтониевые составляли подлесок, а хвощи и папоротники – травянистый покров. Почти вымершие гиганты секвойядендроны (или Мамонтовы деревья) и сейчас нуждаются в мягком климате, ведь для того, чтобы доставить воду на высоту 112,7 м (примерно на 40-й этаж), требуется 3 недели! Исследования этих хвойных показали, что рассказы лесорубов о деревьях свыше 130 м высотою относятся к мифам – даже у 110-метровых колоссов верхушка испытывает сильный недостаток в питании.)
К концу мелового периода среди североамериканских и азиатских динозавров подросли рогачи-цератопсы и гребенчатые гадрозавры. Эти весьма подвижные звери своими зубными «батареями» из подрезающих зубов перемалывали массу зелени (скорее всего, тростник). В Южной Америке этим же занимались последние завроподы. Возможно, именно крупные ящеры нарушили сложившуюся растительную систему, вытаптывая заросли голосеменных. Воспользовавшись этим устойчивым беспорядком и окрыленные насекомыми-опылителями и насекомыми-защитниками (вроде муравьев), цветковые обосновались в наиболее изменчивых условиях. Прежние сообщества растений уже не успевали восстановиться. Сначала цветковые потеснили древовидные папоротники, гинкговые, беннеттиты и саговники.
В самом конце раннемеловой эпохи возникли магнолиевые и лилейные, а в начале позднемеловой – появились южные буки и миртовые. Выросли открытые рощицы из мелких листопадных деревцев и пальм. В низинах обосновались крупнолистные деревья, похожие на платаны. Многие меловые цветковые с причудливыми лопастными листьями относятся к вымершим группам.
Общее разнообразие наземных растений к концу мезозоя увеличилось в два раза, причем главным образом за счет цветковых. К тому времени каждое второе растение в почти любом сообществе было цветковым. Из голосеменных свое место удержали лишь хвойные. Беннеттиты практически вымерли, а кейтониевых, саговников, гинкговых, папоротников и хвощей осталось очень мало. Стало много видов с семенами, разносимыми животными. (В современных тропических лесах так распространяются свыше половины кустарников и деревьев, а большинство млекопитающих и птиц – растительноядные.) Прирост разнообразия покрытосеменных продолжался и в кайнозое, когда они составили более 80 %. К началу неогенового периода установилась растительность современного облика, а около 10 млн лет назад существовали все нынешние роды цветковых.
Широкие листья, водопроводящие сосуды и различные типы размножения позволили цветковым достичь высокой продуктивности. Их совершенная водопроводящая система дала жизнь настоящим вьюнам и лианам. За счет таннинов и алкалоидов цветковые усилили химзащиту. Таннины разрушают пищеварительные белки и мышцы насекомых. (Они не безвредны и для нашей мышечной ткани.) Алкалоиды, которые раньше были только у плаунов, прекрасно отпугивали «вредителей». В стремительном нарастании разнообразия цветковых и конечном их господстве не последнюю роль сыграли насекомые.
Хозяева хозяев
Развитие самих цветковых вызвало в конце палеогенового – неогеновом периоде «взрывной» рост разнообразия насекомых и позвоночных, особенно зеленоядных. Насекомые помогали растениям размножаться уже в пермском периоде. Но первая приспособленная к переносу именно насекомыми пыльца появилась только у цветковых в середине мелового периода. В юрском периоде насекомые (многие перепончатокрылые и двукрылые, некоторые жуки, сетчатокрылые, скорпионницы и ручейники) вовсю опыляли голосеменные (саговники, беннеттиты, кейтониевые).
С распространением цветковых появилось много новых групп шестиножек, включая общественных (термиты и муравьи). Сосущие и слизывающие рты раскрылись для поглощения поверхностных соков (клопы, цикады, тли и другие). Внутри листьев поползли паразиты – личинки минирующих бабочек и жуков-долгоносиков. В корнях обжились цикады и жуки-щелкуны. За всем этим прожорливым многообразием пытались поспеть проворные хищные жуки, двукрылые, сетчатокрылые (муравьиные львы) и муравьи. Стремительно пополнялись ряды двукрылых и паразитических перепончатокрылых. Увеличилось количество высших мух (конечно, так назвали постоянных спутников другого «высшего» существа – человека), включая навозниц.
У муравьев с цветковыми растениями сложились особенно тесные взаимоотношения. Они не только опыляют, но и работают, словно настоящие садовники: собирают опавшую листву, разрыхляют почву и вносят в нее удобрения. Там, где проложили свои тропинки эти мелкие проворные шестиножки, даже многообразие растений возрастает.
Начали плести свои кружева пауки. Столь изящный вид паутина приобрела неспроста. Дополнительные нити придают паутине не столько прочность, сколько способность отражать ультрафиолет. На отраженный свет и ловятся многие мотыльки (даже ночью способные видеть все в цвете благодаря усилению цветового сигнала в глазу в 600 раз) и двукрылые.
Среди двукрылых, а также жуков появились первые опылители цветковых. (Такое сообщество до сих пор сохранилось в Новой Зеландии.) В конце позднемеловой эпохи к ним присоединились общественные пчелы, а в палеогеновом периоде – бабочки.
Растительноядность насекомых и другой мелочи (клещей, многоножек, нематод и улиток) сравнялась по объемам с четвероногими. Чтобы лучше усваивать растительную пищу, насекомые обзавелись различными помощниками, которыми стали паразиты. Простейшие и бактерии преобразуют неудобоваримые углеводы в богатые азотом белки и витамины для своих хозяев. Все равнокрылые (тли и другие) несут в жировом теле или полости брюшка, вблизи петель кишечника особые клетки, где заключены дрожжевые грибы. Дрожжи потребляют углеводы и сахара, имеющиеся в избытке у этих сосальщиков. У тараканов (в жировом теле), некоторых клопов, жуков и двукрылых (в выростах кишечника) есть микробы, вырабатывающие азотсодержащие вещества, в том числе витамин В.
Особенно изощренный симбиоз развился у термитов. У них в заднем отделе кишки живут одноклеточные жгутиковые. Некоторые из них даже скользят вдоль кишечника не с помощью жгутиков, а благодаря волнообразным движениям собственных сожителей – бактерий-спирохет. Около 500 тыс. этих микроскопических существ, слаженно извиваясь, перемещают своего хозяина внутри его хозяина. Кроме того, у каждого жгутикового и внутри, и снаружи есть другие бактерии-симбионты, улавливающие азот. С помощью этой пищеварительной матрешки термиты поглощают клетчатку и грубые проводящие ткани. Они и стали «царями» тропического леса (а ныне грозой деревянных построек).
Большой слив
Преобразив наземные сообщества, цветковые не могли не изменить и морскую жизнь. Различия в характере растительности сильно влияют на сток питательных веществ. Листопадный и тропический дождевой леса спускают в водоемы на порядок больше соединений азота, чем хвойный.
Конечно, такие леса появились позднее, в кайнозое. В первую очередь цветковые обосновались в прибрежной полосе морей и рек, в конечном счете впадавших в те же моря. Сток питательных веществ с континентов усилился. В наши дни неоднократно отмечалась прямая зависимость благополучия коралловых рифов от событий на суше. Так, вырубка лесов на Индокитайском полуострове и, соответственно, значительное повышение потока питательных элементов привели к гибели рифов, не способных приноровиться к их изобилию. Наверное, не случайно в середине мелового периода шестилучевые кораллы вдруг уступили место двустворкам-рудистам. (Следует добавить, что это был один из самых теплых периодов на планете. Но повышение температуры поверхностных вод всего на два-три градуса разрушает непрочное сожительство кораллов и зооксантелл. Симбиоз распадается, и кораллы отмирают.) Рудисты заняли освободившееся от кораллов место и выдержали позднемеловую вспышку водорослевого планктона, главным образом динофлагеллят и кокколитофорид.
А цветковые продолжали наступление на суше. В самом конце мелового периода разрослись леса из листопадных цветковых. Тут надо учесть, что цветковые с микоризой могут в 100 раз быстрее разрушать горные породы, чем сугубо геологические явления. Связанные с покрытосеменными грибы-сидерофунги ( греч.«железные грибы») разъедают даже кристаллические силикаты. В отсутствии толстого лигнинового слоя остатки цветковых разрушаются быстрее, чем других древесных растений. Листовой опад, выделяя гумусовые кислоты, тоже усиливает разложение кремнеземсодержащих пород. «Дыхание» почвы повышает давление углекислого газа в почвах, а это самый едкий для горных пород газ. Так что цветковые не только усилили поток питательных веществ, но и повысили темпы поступления ионов кальция и магния с суши в океан. Так они обеспечили кокколитофорид и удобрением, и стройматериалами. Последовал буйный рост этих одноклеточных водорослей. В основном именно кокколитофориды поставляют вещества, вызывающие скучивание облаков. Облачный и наземный растительный покровы повысили альбедо планеты. Одновременно упало содержание в атмосфере «парникового» углекислого газа, расходуемого на выветривание.
Так совместными усилиями водорослевый планктон и наземные цветковые снизили среднюю температуру более чем на 3 °C. Безжизненная Земля была бы сейчас в среднем на 3 °C теплее. Получается, что благодаря цветковым и водорослям вся земная система существует при пониженных температурах.
Мезозойское послесловие
Главные кайнозойские события, начиная с силурийского периода, как всегда, происходили на суше. Наземные растения образовали 97 % всей живой массы. Еще больше стало опылителей. Порхали бабочки и жужжали пчелы. Крылатая жизнь бабочек удлинилась, улучшился полет и увеличились размеры. (Кому интересно быть приземленной, прожорливой, похожей на червя гусеницей?) Длинным мягким хоботком легче стало высасывать нектар. Воспринимая торжество цветочных красок, они сами уподобились ярким цветам. У пчел волоски брюшной щетки покрылись гребнями и ямками, которые отразили сложный орнамент пыльцы. Со временем к насекомым-опылителям добавились птицы, летучие мыши, лемуры и некоторые другие звери.
В середине палеогенового периода (55–34 млн лет назад) цветковые проникли в море. Возникли новые высокопродуктивные сообщества. Туда устремились растительноядные, потреблявшие жесткую морскую траву (черепахи, сирены). Мангровые заросли появились даже раньше, в конце мелового периода, но разрослись в неогеновом. Собственно мангры – это несколько родов и видов деревьев.
На северном побережье острова Пуэрто-Рико маленький клочок мангрового леса, прижатый к лагуне кокосовыми плантациями, по-прежнему смело наступает на целую Атлантику. Красная мангрова лапшой свесила свои длинные (до 30 см) стручки красноватого цвета прямо в океан и простерла над волнами толстые широкие кожистые листья, покрытые защитным восковым налетом. Ей совершенно не страшны соленые брызги, от которых лопаются клетки обычных наземных растений. На ее раскидистых низких густых ветвях днем любят вздремнуть серые и зеленые с оранжевым игуаны. С заходом солнца они плюхаются в лагуну, чтобы подкрепиться морской травой. Это самые большие из диких пуэрториканцев. У некоторых игуан от довольно умной для рептилий мордочки до кончика чернополосого хвоста – полтора метра.
Приютившие игуан мангровы тоже сбрасывают семена в соленую воду. Чем больше семян упало – тем лучше. Хоть одно прорастет в не слишком гостеприимной для цветковых деревьев среде. На смену им упадут новые, которые уже распустились лимонно-желтыми цветами. Некоторое время семя, смазанное с одного конца водонепроницаемым составом, будет болтаться, словно поплавок-перо. У него появятся корешок и несколько листьев. В таком виде мангровая поросль может покачиваться на волнах до года или пока не прибьется к отмели. Годом позже росток вытянется на метр вверх и, выпуская опорные корешки, пошагает вдоль берега. Несколько таких растеньиц, переплетаясь, в состоянии ослабить течения. Вокруг них наслаиваются заиленные пески. Добавляется листовой опад (по 3 т листьев с каждых 400 соток). На опад набрасываются изголодавшиеся бактерии-разрушители, и через несколько лет лес прирастает новой полосой черной от органики почвы.
Разлагая органическое вещество, микробы используют для своих разрушительных целей весь кислород, и в нескольких миллиметрах ниже поверхности осадка его не остается совсем. Продавленная ногой ямка тут же заполняется зловонной жижей – значит, здесь работали серные бактерии. В этой черной-черной грязи вырастает черная мангрова с солеными на вкус удлиненными листьями. Чтобы хоть как-то продышаться, дерево выставляет наружу многочисленные воздушные корешки. Только ступая по этим естественным гибким колышкам, можно пробраться в мангровые дебри.
Судовой врач с Колумбовой каравеллы писал в 1494 году, что мангры «так густы, что и кролик вряд ли проскочит».
Проверить сие наблюдение на кролике невозможно за неимением последнего. Но, продираясь сквозь этот плетень, можно позавидовать вертлявым игуанам и крабам-бокоходам Мангровый земляной краб, перебирая страшно мохнатыми ножками, старается поскорее закопаться в самую грязь. Его зазубренная клешня размером с ладонь пугающе клацает. Проверять на себе, развивает ли именно эта клешня давление, достаточное, чтобы разрезать гвоздь, не советую. (Впрочем, возможность остаться без пальцев не слишком пугает хозяев мелких придорожных кабачков. По всему заповедному лесу видны закопушки – это отлавливали ярко-оранжевых мангровых крабов и их соседей – голубовато-синих больших земляных крабов. Они действительно большие – почти 10 см в поперечнике. Их мясом начиняют пирожки, жарящиеся в кипящем кукурузном масле и охотно поглощаемые туристами.)
Одни крошечные манящие крабики могут чувствовать себя в безопасности. Но, завидев приближающееся прожорливое двуногое, дружной стайкой в сто-двести штук они скрываются (на всякий случай) в частоколе из воздушных корешков. При этом в сторону непрошеного гостя обращена развитая красная или желтая клешня. Лишь зазевавшиеся соперники, что сцепились из-за безучастно взирающей на них самки, остаются на месте. В поединке побеждает не сильнейший, а хитрейший. Встав в правостороннюю стойку, оба соискателя одной из равновеликих (но небольших) клешней дамы упираются друг в друга конечностями-переростками. В выигрыше оказывается тот, кто первым уберет свою. Противник же, кувыркаясь, летит по песочку, отброшенный назад внезапно распрямившимся собственным манипулятором.
Ущипнуть крабы могут всякого, но питаются тем, что нападало с мангров, – толстыми листьями, плодами и легочными улитками-«кофейными зернами», цветом и формой действительно похожими на жареный кофе. Если съедобный краб полакомится фруктами с дерева «гиппомане манкинелла» («пачкульник»), похожими на крупные сочные яблоки, он сам становится ядовитым. Кожа у отобедавшего таким крабом начинает чесаться. Если вовремя не промыть желудок, может быть и хуже. Обильный сок смывается с дерева дождем, и под пачкульником не стоит даже прятаться.
В сезон дождей погруженные в воду мангровые стволы и корни облепляют усоногие раки в своих белокаменных домиках-палатках, розовые двустворки-мидии, красные, желтые и черные морские спринцовки. Спринцовки похожи на маленькие кожистые мешочки с двумя трубками. Из трубок, если надавить на вынутую из воды спринцовку пальцем, вылетает струя, давшая этому животному название. Все вместе сидячие обитатели подводных мангров многократно прокачивают сквозь себя морскую воду, выбирая из нее все мало-мальски съедобное и попутно осаждая прочую взвесь.
Благодаря этим уловителям мути и тормозящим снос более крупных частиц манграм в прибрежных атлантических водах может существовать самое «чистолюбивое» сообщество – рифы, о чем говорилось в главе VI.
В начале палеогенового периода крупные растительноядные еще не были разнообразны. В основном это были освоившие разные корма млекопитающие-кондиляртры ( греч.«мыщелочносуставчатые»). Освободившуюся нишу крупных хищников попытались занять все, кто только мог. Среди таковых оказались сухопутные крокодилы и хампсозавры, крупные ящерицы с большими зубами и даже журавлиные птицы. Огромный высокий крючковатый клюв, как у орлов, и голова размером с лошадиную выдают незаурядные охотничьи способности этих птичек. Некоторые кондиляртры с большими клыками и сильными челюстями тоже попытались стать плотоядными, но скоро зашли в тупик. Трудно удержать добычу копытами. Они не выдержали соперничества с креодонтами ( греч.«мясо» и «зубы») и хищными.
