Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле

• Название: Новая история происхождения жизни на Земле
• Автор: Питер Уорд
• Издательство: Питер
• Жанр: Биология
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-496-02014-5

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни — углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем — от подводных вулканов до тропических лесов, — которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

---

Вымирание коснулось не только Северной Америки[253]. 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.

Глава 20

Варианты познаваемого будущего.

Будущее недостижимо, за ним не угнаться, его не поймать. Чему нас точно научила история развития жизни, так это тому, что наравне с эволюцией другим участником игры на выживание всегда является случай. Случайность делает довольно ненадежными все прогнозы будущего хода игры. Замечательный ученый и блестящий писатель Дон Браунли из Вашингтонского университета все же попытался бросить вызов этой неопределенности будущего. Браунли считает, что существует так называемое познаваемое будущее, и что будущие события, как это ни парадоксально, тем более познаваемы, чем в более далеком будущем они могут произойти. По этому поводу Браунли выступал с сообщением о предсказуемых физических изменениях, которые ожидают нашу планету и Солнце. Один из примеров познаваемого будущего, которое можно довольно точно предсказать, — дальнейшая история развития нашего Солнца. Нам известно, что оно станет красным гигантом, его диаметр окажется больше земной орбиты и, вероятно, больше орбиты Марса, и, таким образом, Земля и Марс будут поглощены Солнцем через 7,5 млрд лет плюс-минус четверть миллиарда.

Изучение биологической эволюции на Земле углубляет знания ученых о событиях прошлого, способствуя таким образом пониманию возможного будущего. Например, мы знаем, что на эволюцию влияет не только взаимодействие форм жизни (конкуренция и хищничество), но в значительной степени также и события физической истории нашей планеты, ее атмосферы и океана. Хотя многие события по-прежнему будут диктоваться случаем, — скажем, интенсивностью взаимодействия Земли с космическими объектами, — тем не менее мы действительно можем довольно точно оценить вероятность изменения мировых температурных режимов, химии атмосферы и океана, крупномасштабные геологические события, которые непременно будут происходить в будущей истории Земли.

Понятие «обитаемая планета» предполагает, что формирование небесного тела имеет особенности, совокупность которых в конечном итоге приводит к появлению жизни. Мы уже рассматривали аспекты развития самых важных элементов и систем: энергетические (пищевые) компоненты, поддержание температурного режима, и изменения внутри этих систем или полное прекращение существования некоторых систем (например, расширение Солнца) вполне предсказуемы. Для развития жизни наиболее существенную роль играют циркуляция и трансформация таких элементов, как углерод, азот, сера, фосфор и разнообразные следовые элементы. Энергетические основы различных систем во многом определяются двумя источниками: Солнцем и теплом, которое образуется вследствие распада радиоактивных материалов в недрах Земли. Из этих двух источников энергии главным является Солнце, поскольку именно его воздействие обеспечивает процесс фотосинтеза.