3. Важнейшие биотические кризисы

Следует иметь в виду и то, что время в геологии обладает характеристикой "спрессованности": чем древнее "каменные летописи", тем больше в них заключено временного диапазона при равных мощностях вмещающих фауну и флору отложений.

Рамки "оживающего" геологического времени все время раздвигаются, а появление первого живого существа все более отодвигается в глубь времен. Многие разночтения в этом отношении определяются степенью сохранности ископаемых органических остатков. В общем случае лучше сохраняются скелетные образования, хуже (или не сохраняются) ткани. Да и сами находки достаточно разнолики, не всегда даже ясен вопрос об их органичности (так называемая палеонтологическая проблематика). Зависит степень изученности и от технически-приборного уровня исследований.

Рис. 8.2. "Древо" биологической эволюции

"Совсем недавно, всего два-три десятка лет тому назад, мысль о том, что микробы могут сохраняться в ископаемом состоянии, особенно в массовых количествах, могла бы показаться абсурдной" (Розанов, 1999, с.63). А уже считается, что карбонатные микриты (очень мелкозернистые породы) в своей массе это результат деятельности бактерий. В основе лежат уникальные исследования по искусственной фоссиликации (литофикации) ныне живущих цианобактерий. Чехлы нитей их окаменевают за несколько часов. Так зародилась "бактериальная палеонтология", утверждающая ныне, что, за редким исключением, все осадочные породы в той или иной степени образовались с участием микробов.

Еще несколько лет назад считалось, что первые многоклеточные появились в венде (ок. 650-550 млн лет назад), а одноклеточные эукариоты около 1,2-1,3 млрд. лет тому назад. Теперь мы знаем о находках низших грибов в породах, возраст которых примерно 2,2 млрд., а первых многоклеточных - около 1,4 млрд. лет тому назад.

В 1969 г. появилась молекулярная палеонтология (Кельвин). В последние 10 лет вышли работы по изучению ДНК у вымерших форм. Получены копии участков генов из головного мозга первобытного человека. ДНК выделена из остатков мамонтов (10-50 тыс. лет назад).

Удивительный результат получен И.С. Барсковым, обнаружившим фосфатизированные кровеносные сосуды у позднеюрского аммонита из района Воробьевых гор в Москве. Проведено томографическое исследование двух черепов енкилозавров (панцерных динозавров), сканирование которых позволило воспроизвести внутренние структуры головы: носовые проходы, синусы, мозговую полость (Университет Пенсильвании). Обнаружена даже остеома.

Вместе с тем не надо обольщаться: вряд ли мы способны изучить и 1% бывшего богатства органического мира.

Поэтому наши современные взгляды не могут не быть глубоко ошибочными. Но такова судьба всякого научного поиска.

Например, сейчас многое базируется на известных нам к настоящему времени данных о скоростях эволюционных преобразований, о темпах возникновения таксонов, начиная с уровня классов (рис. 8.3).

Постоянное обновление органического мира в результате общей эволюции жизни на Земле и общий прогресс науки в этом направлении достаточно полно отражают две сравнительные диаграммы динамики вымираний семейств морских организмов в фанерозое (А - Дж. Филлипс, середина XIX в., и Б - Алексеев, 1989 г.) - рис. 8.4.

Из самого беглого сравнения очевидно, что общий характер современных научных достижений свидетельствует о том, что вымирания между этапами не были столь резки, обновление органического мира не было столь кардинальным. Но общее число вымираний известных нам достаточно велико, а более мелких флуктуаций очевидно бесконечное множество.

Пока анализу подаются лишь наиболее массовые вымирания, причины которых являются предметом многих научных дискуссий.

Кембро-ордовикский кризис отвечает временному интервалу, в течении которого мог осуществиться переход от ледникового состояния к среднепалеозойскому парниковому состоянию.

Ордовикско-силурийский кризис совпал с оледенением и соответствует резкому и кратковременному переходу к другим климатическим ус-

ловиям. Или же это действие неизвестного внешнего фактора, вызвавшего как оледенение, так и биотический кризис.

Позднедевонский кризис возможно был обязан переходу от среднепалеозойского парникового состояния к позднепалеозойскому ледниковому.

Кризис на границе перми и триаса и последней части позднепермско-триасового холодного интервала наступил после оледенений, но задолго до раскола Пангеи. Возможные причины его - резкое понижение уровня моря и возникновение солоноватых приповерхностных вод за счет различных факторов.

Рис. 8.3. А. Динамика таксонометрического разнообразия наземных

тетрапод (на уровне семейств)

Б. Доля вымерших семейств тетрапод

В. Изменение доли вымерших семейств насекомых

Г. Изменение скорости (частоты) N (10 5-6 0 такс/лет)

возникновения таксонов (от класса и выше)

Триасово-юрский кризис фиксирует переходное климатическое состояние, возникшее вскоре после начала рифтообразования, вслед за которым наступили парниковые условия.

Кризис на границе мела-перми отличается от всех других своей внезапностью. Даже в областях непрерывного морского осадконакопления он может быть привязан к определенной поверхности напластования или к тонкому слою "пограничной глины". В ней наблюдаются высокие концентрации иридия. Относится ли к этому времени вымирание динозавров - не определено. Несомненно, что он не был связан с длительной парниковой инверсией, так как мезозойские парниковые условия продолжались до эоцена.

Кризис на границе верхнего эоцена-олигоцена ярко выражен в пелагической области: переход от мезозойско-эоценового парникового эффекта к последующему состоянию оледенения.

Таким образом, основные переходные моменты между главными климатическими эпизодами в истории Земли отвечают следующим кризисам: постпозднекембрийскому (ок. 500 млн лет назад), позднедевонскому (ок. 355 млн лет), концу триаса (192 млн лет), позднеэоценовому (ок. 40 млн лет назад). Интервалы между ними составляют 145, 163 и 152 млн лет.

Из всех перечисленных кризисов - явлений, когда стресс вызывает замену главных структур системы, а последняя сохраняется в связи с поглощением этого стресса подсистемами и происходит замена старой системы новой - два претендуют на оценку близкую к катаклизмам - полному разрушению системы и подсистем. Это глобальный "фанерозойский кризис" Мак-Алистера (конец перми) и географически более ограниченный региональный - "мессинский" (позднемиоценовый).

Рис. 8.4. Динамика вымираний семейств морских организмов в фанерозое

За время "фанерозойского кризиса" разнообразие животных семейств и в море и на суше резко упало с 228 до 161. Этот мор пытаются объяснить отравлением организмов рассеянными элементами, сокращением площадей обитания, радиацией, изменением пищевых ресурсов, высокими температурами и колебаниями солености вод. Чаще всего его связывают с увеличением солености морских вод.

Предполагают отток рассолов и формирование глубоководного слоя высокой солености (подобно современному Средиземному морю). В верхних слоях моря соленость снизилась с 35%_о  до 30%_о в результате удаления (осаждения) около 3 млн км³ растворенных солей (в пермских отложениях их находится ок. 1,59 млн км³). Этот период соответствует начальному этапу образования океана Тетис, который закрылся в миоцене (5-6 млн лет назад).

Может быть предпочтительней другое объяснение: возможное сокращение областей обитания на шельфах.

Наоборот, в "мессинский кризис солености" происходит финальное событие в развитии океана Тетис в позднем миоцене, когда прервалась его последняя связь с Мировым океаном (орогенные комплексы Бетико и Рифа закрыли Иберийский проход). Океан превратился в глубокое теплое море, уровень воды в котором понизился на 70 м, а эвапориты в цепи озер сконцентрировались в объеме 1,2 млн км³, что повсюду вызвало вымирание стеногалинной морской фауны. При переходе от миоцена к плиоцену сменилось более 40% видов морских организмов.

Кризис закончился внезапно разрушением преграды, отделявшей озера-моря от Атлантического океана. Вновь возникло Средиземное море.

Одна из моделей этого события обобщает следующую главную цепь причин.

Изменчивые параметры земной орбиты

влияют как на инсоляцию, так и на

Регрессия область перехода ядра и мантии. Из-

меняются геомагнитное и гравитаци-

онное поля

Понижение геоида под континентами

приводит к соответствующему пониже-

нию уровня грунтовых вод

Засуха

Смена растительности

Фаунистические изменения

Вымирание

Выделяются два главных суперцикла фанерозойской истории, отраженные в соответствующих изменениях уровня Мирового океана (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Два суперцикла фанерозойской истории

Уровни моря: А - по Вейлу и др. Б - по Хэллему