Текст книги "Новая история происхождения жизни на Земле"

Автор книги: Джозеф Киршвинк

Соавторы: Питер Уорд
сообщить о нарушении

Текущая страница: 29 (всего у книги 31 страниц)

Последний ледниковый период

Климатические изменения, происходившие на планете последние 2,5 млн лет, выглядят как последовательная смена долгих периодов холодного климата, сопровождаемых оледенением больших территорий и понижением уровня моря, и относительно коротких периодов потепления. Предполагалось, что подобные чередования – результат изменения орбиты Земли, о котором уже шла речь в одной из предыдущих глав, а первое упоминание зафиксировано в трудах Милутина Миланковича. Кроме того, было принято считать, что климатические изменения – долгий процесс, однако когда стал доступен анализ ледяных кернов и, следовательно, исследования климата стали более достоверными, начал формироваться новый взгляд на климатические процессы.

Ледяные керны и другие источники информации об истории климата, например, изотопный анализ образцов морского дна, показывают, что за последние 800 тысяч лет межледниковые интервалы – периоды потепления между значительно более холодными отрезками времени – длились в среднем примерно 11 тысяч лет. Текущий межледниковый период потепления длится уже более 11 тысяч лет, по некоторым оценкам – 14 тысяч лет. Означает ли это, что в данный момент наступают ледники? Ответ – категоричное «нет», и причин тому несколько.

Прежде всего, на климат влияет не только состояние орбиты. Геологические исследования подсказывают, что в период 450–350 тысяч лет назад происходило потепление между ледниковыми периодами, которое длилось намного дольше 11 тысяч лет. Тот период потепления совпал с минимальным эксцентриситетом орбиты. Такой же показатель эксцентриситета наблюдается и сегодня, а значит, нынешний период потепления может продолжаться еще тысячи или даже десятки тысяч лет. Или может закончиться в любой момент.

Плейстоценовая эпоха испытала серьезное изменение климата, начавшееся 2,5 млн лет назад. Обширные холодные пространства, покрытые травой, и тундры, возникшие в последний период потепления, покрылись льдом. Год за годом накопление льда привело к образованию ледников, которые медленно распространялись на юг. Вскоре континентальные ледники начали срастаться с горными ледниками, заключая сушу в объятия ледяной – и ледниковой – зимы.

Планета не полностью оказалась подо льдом, как это представляют популярные постапокалиптические фильмы. По-прежнему существовали тропики и коралловые рифы, теплый климат, приятный в любое время года. Впрочем, не было такого места на Земле, где бы так или иначе не проявилось воздействие оледенения. Произошло глобальное изменение климата, поэтому изменились режимы ветров и выпадения осадков. Даже те регионы, которые находились далеко от ледников, претерпели ощутимые климатические изменения: где-то похолодало, где-то, наоборот, потеплело, местами стало значительно суше. Непосредственно перед ледниками расположились громадные ледяные пустыни и полупустыни, тогда как регионы, которые обычно были сухими, например, Сахара в Северной Африке, оказались залиты дождями. Напротив, регионы, где до начала данного ледникового периода климат был относительно стабильным на протяжении десятков миллионов лет (большие тропические леса бассейна Амазонки и экваториальной Африки), испытали продолжительное похолодание и засуху, которые были настолько интенсивными, что обширные джунгли превратились в отдельные небольшие леса, окруженные широкими сухими саваннами.

Расселение человека по земному шару

Многие из описанных выше климатических изменений происходили в период освоения человечеством земных территорий. Примерно 35 тысяч лет назад произошел последний эволюционный скачок, и современный человек окончательно сформировался. Шаг за шагом современные люди обживали планету. Медленно, но настойчиво они осваивали все новые регионы. Не за один век. Это продвижение человека на новые участки было не похоже на колонизацию европейцами Северной Америки, когда за пару-тройку веков девственные леса и прерии уступили место окультуренным полям и городам из стекла и бетона. Данное завоевание было медленным. Даже отдаленная островная Австралия оказалась освоенной человеком разумным 35 тысяч лет назад. Однако в тот период все еще оставались места, куда не ступала нога человека: Северная Азия и обе Америки.

Первыми – в палеолите около 30 тысяч лет назад – на обширную территорию, которую сегодня мы называем Сибирью, пришли охотники на крупную дичь. Они принесли уже освоенные методы выживания в суровом климате: каменные орудия. Эти предметы восточных сибиряков отличаются от тех, что были в ходу у европейских поселенцев того времени, и точно испытали влияние культур Юго-Восточной Азии. Основным их ремеслом являлась охота на крупных животных, о чем можно судить по способу обработки больших каменных наконечников копий.

Прибытие первых людей в Сибирь совпало с периодом небольшого потепления, следовавшего за холодным интервалом, что и могло послужить причиной для освоения в общем недружелюбной местности. Однако вскоре после их прибытия снова похолодало, и 25 тысяч лет назад на Земле все еще продолжался очередной затяжной ледниковый период.

В Западной Европе и Северной Америке огромные ледниковые покровы неумолимо продвигались к югу, закрывая целые регионы льдом толщиной 1,6 км. В Сибири тем не менее было так сухо, что лед не формировался. Люди продолжали постепенно продвигаться на восток по этой безлесной замерзшей территории. Поскольку деревьев было совсем мало, для постройки убежищ использовались шкуры и рога, шли в дело даже кости мастодонтов и мамонтов – самой крупной добычи. Эти люди по необходимости стали замечательными охотниками на крупного зверя.

Человечество добралось и до Берингии (палеогеографическая область, где в прошлом находился перешеек, соединявший Азию и Северную Америку), произошло это, вероятно, 30–12 тысяч лет назад. Континентальные льды, покрывавшие большие территории Северной Америки, достигли в тот период своего максимума. Увеличение ледников привело к снижению уровня моря, и обнажились обширные сухопутные пространства, обеспечившие возможность межконтинентальной миграции как для животных, так и для человека. Когда же лед наконец начал таять, уровень моря снова поднялся. 14 тысяч лет назад континентальные ледники, покрывавшие большую часть Канады и значительную часть нынешних США, находились в процессе медленного, но неуклонного таяния под воздействием постепенно повышающейся температуры.

Вскоре, однако, таяние ускорилось за счет еще одного важного события. Многочисленные айсберги, которые накапливались в океанах у восточного и западного побережий Северной Америки в период около 18–14 тысяч лет назад, провоцировали образование холодных ветров и охлаждение воды, что также приводило к поддержанию холодного климата на суше. Но в определенный момент постепенное таяние привело к тому, что лед, нараставший на суше, перестал поступать в моря в виде отколовшихся айсбергов. Ветра вдоль побережий потеплели, и лед на суше стал таять еще быстрее.

Тающий фронт ледников, должно быть, представлял собой весьма суровую местность, поскольку отступление льда характеризовалось непрекращающимися ветрами. Ветер был так силен, что образовывал высокие наносы песка и разного мусора, которые превращались в отложения, называемые лёссовым грунтом. Кроме того, ветер приносил семена, и вскоре неустойчивые почвы у границ ледников, несмотря ни на что, покрылись первыми растениями. Сначала это были папоротники, а затем и более развитые формы. Ивы, можжевельники, тополя и разнообразные кустарники были теми растениями, которые начали трансформировать последствия долговременного ледникового режима. После распространились и другие растительные сообщества. Например, в более мягких условиях запада преобладали еловые леса, в более холодных срединных землях господствовали тундровые растения и вечная мерзлота. Так или иначе, ледник везде отступал, и везде его преследовала по пятам тундра, а за ней приходил еловый лес.

Большие еловые массивы Северной Америки перемежались областями с травой и кустарниками. Такой ландшафт никак не походил на дремучие леса, кое-где сохранившиеся на северо-западе Северной Америки – не было тогда ни густого подлеска, ни гниющего бурелома, которые могли бы сделать такой лес совершенно непроходимым для крупных зверей и человека.

К югу от североамериканского ледника даже в течение ледникового периода сохранялись разнообразные экосистемы: лесотундра, травянистая степь, пустыня – и множество растений, поддерживавших огромные стада гигантских млекопитающих. Когда ледниковый период закончился и климат во многих регионах Земли стал намного мягче, стали интенсивно разрастаться человеческие сообщества.

Десять тысяч лет назад люди успешно колонизовали все континенты, за исключением Антарктиды, а адаптация к различным условиям обитания привела к образованию вариантов вида, которые сегодня мы называем человеческими расами. Долгое время считалось, что такой очевидный расовый признак, как цвет кожи, является адаптацией исключительно к количеству солнечного тепла и света. Недавние исследования показали, что большая часть того, что называется расовыми признаками, возможно, просто результат полового отбора, а не стремление соответствовать среде обитания. Однако происходили и другие процессы приспособления, многие из которых не проявляются очевидным образом в морфологии тела.

Африку всегда ценили за то, что в ней водится множество крупных млекопитающих. Нигде на Земле нет такого разнообразия крупных травоядных и плотоядных, как на этом континенте. Тем не менее этот рай не был исключением, он всего лишь соответствовал норме – еще совсем недавно все пастбища умеренных и тропических областей земного шара были похожи на Африку. К сожалению, из-за одного необычного явления значительное количество видов крупных млекопитающих резко сократилось за последние 50 тысяч лет.

Разумеется, в первую очередь исчезновение крупных животных интересно тем, кто изучает случаи вымирания, однако следует обратить особое внимание на тот факт, что гибель крупных животных приводит к значительно более масштабным последствиям для экосистем, чем вымирание более мелких организмов. Вымирание в конце мелового периода имело большое значение не потому, что погибли многие мелкие млекопитающие, а потому, что исчезли очень крупные сухопутные динозавры. Именно их уход перестроил все среды обитания на суше. Таким же образом исчезновение большинства видов крупных млекопитающих по всему миру на протяжении последних 50 тысяч лет является событием, смысл которого мы начинаем полностью понимать только сегодня и последствия которого будут иметь значение еще миллионы лет в будущем.

Особенно следует отметить период позднего плейстоцена примерно 15–12 тысяч лет назад, когда вымерло очень много видов крупных млекопитающих Северной Америки. Исчезли по меньшей мере 35 родов, а значит, как минимум, такое же количество видов. Шесть из них обитали на планете повсеместно (например, лошади, которые вымерли в обеих Америках, но продолжали существовать в Старом Свете). Большинство вымерших видов принадлежали к многочисленным таксономическим группам – 21 семейству и семи отрядам. Единственная характеристика, которая объединяла все эти весьма разнообразные и генетически далекие друг от друга виды, – большие размеры, хотя этот признак присутствовал не у всех вымерших организмов.

Самым известным, хрестоматийным, примером животных, исчезнувших в результате того вымирания, были представители отряда хоботных – мастодонты и гомфотерии, а также мамонты. Все они были близкими родственниками современных слонов. Самым распространенным был американский мастодонт, ареал которого занимал всю не занятую ледником территорию материка, от побережья до побережья. Это был самый многочисленный вид в лесных областях восточной части континента Гомфотерии – существа, не похожие ни на одно из ныне существующих, – были широко распространены в Южной Америке, хотя их останки как будто обнаружили и во Флориде. Мамонты, обитавшие в Северной Америке, включали два вида: колумбийские мамонты и шерстистые мамонты.

Другой знаменитой группой крупных травоядных, обитавших в Северной Америке в ледниковый период, были гигантские ленивцы и их близкие родичи-броненосцы. Всего в этом отряде вымерло семь видов, сохранился только один род броненосцев на юго-западе североамериканского континента. Крупнейшим представителем данной группы животных был гигантский ленивец, обитавший, в отличие от современных ленивцев, на земле, а не на деревьях. Самые маленькие из этих животных были размером с черного медведя, а самые большие – с мамонта. Останки гигантских ленивцев среднего размера часто находят в битумных ямах в районе современного Лос-Анджелеса, последний из них, не менее знаменитый ленивец Шаста, был размером с большого медведя. Невероятно эффектно выглядел еще один представитель той же группы – глиптодонт. У него был тяжелый панцирь, напоминающий черепаший. Вымер и род броненосцев, сохранился только девятипоясный броненосец.

Парнокопытные и непарнокопытные животные также вымирали. Из непарнокопытных следует назвать лошадь – исчезло десять видов, и тапиров – два вида. Среди парнокопытных потерь было еще больше: в Северной Америке в эпоху плейстоцена вымерло 13 родов, относящихся к пяти различным семействам, в том числе: два рода пекари, один род верблюдов, два рода лам, а также горный олень, лось, три рода вилорогих антилоп, сайгак, кустарниковый бык и мускусный бык.

Неудивительно, что такие потери среди травоядных повлекли за собой и вымирание хищников. Например, исчез американский гепард, саблезубая кошка, саблезубый тигр, гигантский короткомордый медведь, флоридский пещерный медведь, два рода скунсов и один род собак. Также в этот список можно включить животных меньшего размера, в том числе три рода грызунов и гигантского бобра, но они являлись исключениями – почти все вымершие животные были крупными.

Вымирание в Северной Америке совпало с кардинальной перестройкой в царстве растений. Большие территории Северного полушария изменили свой растительный облик: на место высокопитательных ив, осин и берез пришли не очень насыщающие еловые и ольховые рощи. В течение некоторого времени, даже там, где всегда господствовали ели (бедное питательными веществами дерево), все еще оставались места с более питательными растениями. Когда количество питательных растений стало сокращаться из-за смены климата, травоядные животные все равно продолжали поедать именно их, тем самым еще больше уменьшая количество таких растений. Возможно, это и привело к уменьшению размеров животных, которые зависели от количества растительной пищи. В конце плейстоцена относительно проходимые еловые леса и сообщества более питательных растений быстро уступили место плотным лесам с меньшим разнообразием видов растений и меньшим питательным потенциалом. В восточных частях Северной Америки ели сменились большими, медленно растущими дубами, пеканами и южными соснами, а тихоокеанский северо-запад покрылся огромными лесами дугласовой пихты (псевдотсуга Мензиса – Pseudotsuga menziesii). Такие типы лесов, по сравнению с плейстоценовой растительностью, на смену которой они пришли, малопригодны для обитания крупных млекопитающих.

Вымирание коснулось не только Северной Америки[253]253
  P. Ward, The Call of Distant Mammoths: What Killed the Ice Age Mammals (Copernicus, Springer-Verlag, 1997).


[Закрыть]. Северная и Южная Америки какое-то время находились в изоляции друг от друга, и поэтому их фауны развивались собственными особыми путями, пока около 2,5 млн лет назад не сформировался Панамский перешеек. В Южной Америке эволюционировали многие крупные и необычные животные, включая громадных глиптодонтов, похожих на броненосцев, и гигантских ленивцев, – обе группы позднее мигрировали в Северную Америку и распространились там. Также на южноамериканском континенте обитали гигантские свиньи, ламы, огромные грызуны и несколько сумчатых. Когда образовалась межконтинентальная сухопутная перемычка, начался активный взаимообмен между фаунами.

Южноамериканские крупные млекопитающие также подверглись вымиранию сразу после окончания ледникового периода. В интервале 15–10 тысяч лет назад исчезли 46 родов. В процентном соотношении вымирание в Южной Америке было даже более опустошительным, чем на североамериканском материке.

Еще больше пострадала Австралия, но несколько раньше, чем Америки. Со времен динозавров Австралия была изолирована океаном от прочих участков земной суши, поэтому она оказалась отрезанной от основных процессов развития млекопитающих, происходивших на прочих материках в кайнозойскую эру. Австралийские млекопитающие последовали своим эволюционным путем развития, в результате чего там появились многочисленные сумчатые, и многие – большого размера.

За последние 50 тысяч лет из австралийской фауны исчезло 45 видов сумчатых, относившихся к 13 родам. Из 49 видов крупных (тяжелее 10 кг) сумчатых, обитавших на австралийском континенте 100 тысяч лет назад, выжили всего четыре, а с других континентов другие животные в Австралию не проникали. Среди жертв вымирания – большие коалы, несколько видов дипротодонов (животных размером с гиппопотама), несколько больших кенгуру, гигантские вомбаты, а также группа сумчатых, имевших черты оленей. Хищники (также сумчатые) тоже подверглись вымиранию, например, существа, походившие на льва и собаку. На островах недалеко от австралийского побережья обнаружили ископаемых кошек, вымерших относительно недавно. Исчезли и крупные рептилии, например, гигантский варан, гигантская сухопутная черепаха, гигантская змея и даже несколько видов больших нелетающих птиц – все они были представителями так называемой австралийской мегафауны. Те из крупных существ, кто смог выжить, либо способны быстро бегать, либо ведут ночной образ жизни – такое интересное наблюдение сделал наш большой друг Тим Флэннери.

Все описанные случаи вымираний – в Австралии и обеих Америках – происходили одновременно с колонизацией этих территорий человеком, а также то были периоды значительных климатических изменений. Существуют достоверные данные, указывающие, что первые люди прибыли в Австралию 50–35 тысяч лет назад. Большинство крупных австралийских животных вымерло к периоду около 30–20 тысяч лет назад.

Немного по-другому развивались события в тех регионах, где человек обживался значительно дольше, – в Африке, Азии и Европе. В Африке небольшое вымирание млекопитающих произошло 2,5 млн лет назад, а позже масштабы гибели животных, по сравнению с другими регионами, были весьма незначительны. Млекопитающие Северной Африки, в частности, подверглись воздействию климатических изменений, которые закончились образованием пустыни Сахары. В Восточной Африке вымирание было совсем небольшим, но вот в Южной Африке сильные перемены климата примерно 12–9 тысяч лет назад вызвали гибель шести видов крупных млекопитающих. В Европе и Азии последствия вымирания также были не столь серьезными, как в Австралии и Америке: погибли мамонты, мастодонты и шерстистые носороги.

Таким образом, плейстоценовое вымирание можно кратко охарактеризовать следующим образом:

• в первую очередь вымирание затронуло крупных сухопутных животных, меньшие формы и практически вся морская фауна вымиранию не подвергались;

• за последние 100 тысяч лет наибольшую выживаемость показали крупные млекопитающие Африки – всего 14 %, процентный показатель потерь среди родов млекопитающих в Северной Америке – 73 %, в Южной Америке – 79 %, в Австралии – 86 %;

• вымирания оказались внезапными для каждой большой группы сухопутных животных, но время вымираний на разных континентах различается; методы углеродного анализа позволяют более-менее точно определить, что, возможно, некоторые виды крупных млекопитающих полностью вымерли за периоды в 3 тысячи лет или даже быстрее;

• вымирания не были результатом вторжения в экосистемы новых форм животных (кроме человека); долгое время считалось, что многие вымирания были спровоцированы появлением новых, более развитых существ, однако это положение неверно для вымирания ледникового периода, поскольку в периоды гибели конкретных животных в регионах их обитания новые формы не появлялись. Многочисленные данные позволяют предположить, что причиной описываемого вымирания (серии вымираний на разных континентах) был человек. Другие исследователи упорно доказывают, что причиной стали изменения растительных пищевых ресурсов, возникшие в ответ на перемены климата в конце плейстоценового оледенения. В основном дискуссия в отношении данного вымирания вращается вокруг определения главной его причины: одни считают, что это был человек, другие – нестабильный климат.

Какова бы ни была причина, необходимо признать факт значительной реорганизации сухопутных экосистем, произошедшей в тот период на всех континентах, за исключением Африки. Сегодня Африка постепенно теряет своих гигантских млекопитающих – хотя их стада стараются сохранить в национальных парках и заповедниках, но именно там они становятся легкой добычей браконьеров.

Конец существования мегафауны до конца не определен. Когда мы смотрим на вымирание крупных млекопитающих плейстоцена, кажется, что это произошло всего мгновение назад. Точная датировка интервалов, которые длятся 10 тысяч лет, пока недоступна для наших технологий, если мы применяем их для периодов, происходивших тысячи и миллионы лет назад. С позиций сегодняшнего дня окончание периода мегафауны млекопитающих выглядит затянутым, но в будущем может показаться быстрым и внезапным.

Выжившие крупные млекопитающие сегодня являются группой видов, находящихся на грани вымирания, а многие другие млекопитающие также входят в эту «группу риска». Если первая фаза современного массового вымирания обернулась гибелью крупных млекопитающих, то в текущий момент в непосредственной опасности находятся растения, птицы и насекомые, потому что древние леса Земли сменяются постепенно полями и городами.