Цикличность

В библейские 400-летние циклы, исчисляемые сменой поколений, укладываются всемирный потоп, Содом и Гоморра, голод и бегство в Египет, египетские казни и раскрытие Красноморского рифта, вавилонское пленение и рождение Иисуса из Назарета. Потрясавшие европейскую лесную зону нашествия степных кочевников – гуннов, монголов, арабов – имеют ту же периодичность.

Еще в прошлом веке геологи установили, что в истории планеты периодически изменялось соотношение суши и моря, происходило чередование геократических и талассократитеских эпох. В течение первых происходило значительное расширение площади суши, а в течение вторых – морей. Приблизительно в тех же временных пределах чередовались эпохи ледникового и безледникового климата, или, как сейчас говорят, холодной и теплой биосферы (хотя происходило не столько изменение общего количества, сколько перераспределение тепла).

Общепринятого объяснения этих явлений не существует и по сей день. В ротационной модели (см. мою книгу “Меловой период”, 1985) они выступают как результат периодического изменения центробежной силы, действующей на плиты континентальной и океанической коры разной плотности.

Уровни изостатического уравновешивания этих плит то сближаются (низкие континенты, мелководные моря, заливающие их окраины), то расходятся (воздымание континентов, отступление окраинных морей). Эпохи ускоренного вращения Земли характеризуются сжатием полярных областей и расширением низкоширотных, где возникают зоны растяжения со средиземными морями. При замедлении вращения на их месте образуются горные сооружения из тектонических покровов.

Причинная связь между этими процессами и оледенениями несомненна, хотя в деталях еще не выяснена. Изоляция полярных морских бассейнов от теплых течений и поднятие низкоширотной суши в геократические эпохи, по-видимому, играли здесь основную роль. При повышении уровня моря сокращается общая биомасса наземной биоты, которая концентрирует гораздо больше двуокиси углерода, чем морская биота. Соответственно повышается содержание двуокиси углерода в атмосфере, дающее глобальное потепление.

Ч. Дарвин писал об ускорении эволюционных процессов в связи с колебаниями уровня моря, но в дальнейшем развитии эволюционной теории эта мысль не нашла отражения. Между тем биосферное значение циклов, когда меняется уровень океана, трудно переоценить. В связи с сокращением суши (до сорока процентов в меловом периоде) происходят весьма серьезные сдвиги.

Во-первых, почти адекватно сокращается вся биомасса (возможное увеличение морской биомассы не компенсирует утрату континентальной).

Во-вторых, поскольку биомасса служит одним из основных стоков атмосферной СО2, содержание углекислоты заметно возрастает, вызывая глобальное потепление.

Далее, тот же фактор способствует росту продуктивности растительных сообществ, о чем свидетельствует гигантизм растительноядных животных (меловые гадрозавры, элоценовые идрикотерии и другие).

Одновременно с этим происходит географическое перераспределение биомассы по следующей схеме.

1. В теократические эпохи ледникового климата полярные фронты холодных воздушных масс препятствуют переносу тепла в высокие широты, вызывая разогрев низкоширотной зоны.

Одновременно быстрое охлаждение восходящих потоков теплого воздуха в низких широтах вызывает обильные осадки. Развиваются влажнотропические леса, концентрирующие огромную биомассу.

А в средних и высоких широтах влажность недостаточна для древесной растительности.

2. В талассократические безледниковые эпохи тепло более равномерно распределяется по земной поверхности, экваториальная зона холоднее и суше, поскольку восходящие воздушные потоки охлаждаются медленно и постепенно теряют влагу за ее пределами. Нет влажнотропических лесов, как нет и отчетливых аридных поясов. Средиземные моря обеспечивают устойчивость субтропического антициклона. Зона циклонических осадков смещается в высокие широты вплоть до высокой Арктики, где развивается древесная растительность.

Эта схема позволяет в первом приближении объяснить грандиозные процессы колебания и перераспределения биомассы по земной поверхности. Смене основных состояний биосферы в истории Земли сопутствовали стремительные перестройки основных экосистем.

Скачки

Внезапные вымирания и появление новых форм жизни, которые Дарвин объяснял пробелами в геологической летописи, на самом деле связаны с описанной выше сменой тенденций когерентной (в устойчивой системе) и

некогерентной (в нарушенной системе) эволюции. Скачки в первую очередь проявляются в резком, подчас катастрофическом сокращении биологического разнообразия – показателя структурной сложности экосистем. К ним приурочены границы геологических эр и периодов, продолжительностью около 180 и 35 миллионов лет.

Первая цифра соответствует галактическому году, и потому возникает мысль о космических воздействиях как основной причине биосферных скачков (или кризисов). Действительно, периодичность скачкообразных эволюционных событий соответствует прежде всего орбитальным периодам прецессий, наклона орбиты, эксцентриситета и их сочетаний – 24, 41, 96, 413 тысяч лет. Затем она отвечает более длинным периодам – колебаниям Солнечной системы около галактической плоскости и обращениям вокруг центра Галактики с периодом в 35 и 180 миллионов лет (также их составляющими продолжительностью в 6 и 23 миллионов лет). В эти периоды Земля испытывает гравитационные воздействия скоплений межзвездного вещества. Космические воздействия служат пусковыми механизмами в цепях взаимосвязанных событий. Их действие в общих чертах выглядит следующим образом.

Земное вещество расслоено на сферы различной плотности. Твердая земная кора к тому же состоит из континентальных и более плотных океанических блоков (плит). В этой системе изменение скорости вращения Земли вызывает рассогласование вращения сфер (и в их пределах блоков или плит). В результате происходят подвижки на границах земного ядра и мантии, мантии и литосферы, океанической и континентальной коры, вызывающие инверсии магнитного поля, вулканизм, изменение рельефа геоида, колебания уровня моря и как следствие – перестройку атмосферной и океанической циркуляции, изменение глобального климата.

Поскольку все эти процессы взаимосвязаны, в кризисные периоды возрастает общая неустойчивость биосферы как системы, наложенной на внешние оболочки Земли. Если в устойчивых условиях эволюция направлена в сторону специализации, наиболее эффективного использования ресурсов, то в неустойчивых снижение эффективности означает, что меньше видов может существовать совместно, в одной экосистеме: общая предпосылка сокращения разнообразия, массовых вымираний.

Во время кризисов вымирает пятьдесят процентов всех видов и более, но впечатляют не столько эти цифры, сколько внезапное

исчезновение господствующих групп фауны и флоры, какими были динозавры, аммоноидеи, гигантские плауны и хвощи. Вымершие виды, как правило, принадлежали к числу экологически доминировавших, определявших облик наземных и водных систем геологической эпохи в период их процветания.

Понять избирательный характер вымирания помогают закономерности развития экологической системы от пионерией стадии через ряд промежуточных к климаксу, то есть к стадии стабильности и уравновешенности системы. Развитие задерживается на одной из промежуточных стадий, не достигая климакса. При длительном сохранении такой ситуации вымирают преимущественно климаксные виды, которые и являются наиболее характерными, господствующими видами своей эпохи. Пионерные виды, напротив, по своей жизненной стратегии оказываются более устойчивыми к условиям кризиса. Вымирание господствующих форм дает им шанс раскрыть свои эволюционные потенции. Так случилось с млекопитающими после вымирания динозавров. Так в ходе эволюции последние становятся первыми, а первые – последними.

Конец формы

Конец формы

“Знание–сила” №4, 1997

"ЗС" 1997 N2, стр. 30, "Эволюция: Дарвин и современность" "ЗС" 1997 N3, стр. 40, "Эволюция: Дарвин и системный подход" "ЗС" 1997 N4, стр. 38, "Есть ли в природе общая идея?"

В первой статье (“Знание — сила”, 1997, № 2) автор изложил свой взгляд на теорию Ч. Дарвина в свете современных знаний.

Во второй статье (“Знание — сила”, 1997, № 3) познакомил читателя с системным подходом к эволюции и нарисовал общую картину совместных изменений планеты Земля и живой материи. В этой, заключительной статье автор, известный палеонтолог, дает свои ответы на “проклятые вопросы” эволюционной теории:

— есть ли в живой природе общая идея?

— “курица или яйцо” — что было раньше?

— что отбирает естественный отбор?

— чем человек “лучше” бактерии?

Валентин Красилов