Так в воображении художника Дона Дэвиса смотрелось бы столкновение Земли с астероидом пятисоткилометрового поперечника. Выделившейся при столкновении энергии хватило бы, чтоб стопроцентно убить все живое на планетке. Иллюстрация: Don Davis/NASA
Про смерть динозавров написано и поведано столько, что в наши деньки каждый школьник сумеет выдать несколько занятных версий этого глобального катаклизма.
Но в истории Земли были и другие, более превосходные катастрофы, истребившие бессчетные формы жизни. Сами динозавры были потомками пресмыкающихся, которые чудом выжили в итоге глобального вымирания практически всего живого на земле в конце пермского периода – геологическую эру, нареченную в честь городка Пермь, в округах которого в XIX веке были обнаружены и в первый раз тщательно исследованы пласты, относящиеся к этой эре. Но тех, кто не сумел пережить этот и другие подобные катаклизмы, было неизмеримо больше.
Судный денек амфибий
По своим масштабам это трагедия существенно превосходила ту, что стерла с лица Земли циклопических ящеров. Но о ней ученый мир вызнал несколько позже, она не была так популяризирована, как смерть динозавров, потому мещанин только на данный момент начинает знакомиться с подробностями этого величайшего катаклизма в истории биосферы.
Посреди последних исследовательских работ стала работа русских и английских палеонтологов из института Бристоля и Геологического института Саратовского ГУ, которые исследовали несколько сот образцов, отысканных в южно-уральском регионе. Их выводы посодействуют понять масштабы катастрофы, полную картину которой только начинают составлять
Кусок черепа диплокола, обнаруженный в окружении Чикаша штата Оклахома (США) сначала 1970-х. Фото: Biology 356/University of Toronto at Mississauga
После истинной «вспышки» жизни в каменноугольном периоде (360-285 миллионов годов назад), когда земная поверхность представляла собою кишащие жизнью, горячие и мокроватые тропические заросли, в пермском периоде (285-248 миллионов годов назад) климат становится суше и припоминает субтропический: чередуются сезоны засухи и дождиков. Но сохранялись болота и озера, которые окружали густые леса хвойных, папоротников, плаунов и хвощей. В их как и раньше властвовали земноводные, в том числе такие хищники, как двухметровый эриопс, и очень необыкновенные диплокол и диплоцераспис – саламандрообразные животные с большими сплющенными головами. Зачем у их на теле были наросты, похожие на самолетное оперение, до сего времени не выяснено.
Вобщем, загадкой остается и большой «парус» диметродона – одной из первых пресмыкающихся, чьи останки были открыты в пермских отложениях Северной Америки. Его кожистая пленка была растянута на длинноватых отростках, возрастающих прямо из позвоночника, и вправду припоминает парус. Может быть, он помогал ему регулировать температуру тела, работая как типичный улавливатель солнечного тепла.
Пресмыкающиеся как класс появились еще в конце каменноугольного периода. К началу пермской катастрофы они крепко заняли свою нишу рядом с земноводными и успели разделиться на несколько групп. Посреди их были мезозавры – 1-ые вернувшиеся в воду пресмыкающиеся, текодонты– праотцы динозавров, и теплокровные «зверообразные» цинодонты – праотцы млекопитающих.
Около 250 миллионов годов назад вымерло 70 % наземных видов жизни – и планетка перевоплотился в циклопическое кладбище, где себя отлично ощущали только большие грибы, размножившиеся на останках растений и животных (таковой вывод был изготовлен на основании находок множества спор и мицелий). Этот «золотой век» грибов, куцее пиршество на руинах погибшего мира, стал занавесом катастрофы. Последствия пермской катастрофы были настолько плачевными, что даже через пятнадцать миллионов лет видовое обилие экосистем так и не восстановилось.
Естественно, нет худа без добра. Благодаря катаклизму, с лица земли пропали ужасные огромные насекомые и земноводные, открыв дорогу праотцам динозавров и млекопитающих. А в морях начали быстро плодиться костные рыбы… Но какова же его причина? Первой версией была глобальная засуха, которая вправду могла убить влаголюбивые леса и амфибий. На эту идея наталкивают в значимые солевые отложения, обнаруженные в пермских горных породах. Но во время пермской катастрофы еще в основном пострадала морская жизнь – 90% животных и растений, обитавших на мелководье. Вымерло практически все, что не спряталось в подводных пещерах либо не опустилось на глубину. Стопроцентно пропали трилобиты, большая часть аммонитов и других моллюсков, многие виды рыб.
Настолько масштабный урон, нанесенный биосфере, вызывает не просто удивление и живой энтузиазм, да и понятную озабоченность со стороны ученых, занятых исследованием последствий той дальной катастрофы – а вдруг она повторится? Догадок много: взрыв сверхновой звезды, который уничтожил все живое своим гибельным излучением, недочет кислорода в океане и атмосфере, общее извержение на местности будущей Сибири
Самой пользующейся популярностью является обычная в таких случаях метеоритная догадка. Не так давно доктор Асиш Басу (Asish R. Basu) из института Рочестера (США) и его коллеги сказали о находке в образчиках жесткой породы Антарктики, относящейся к концу пермского периода, частей, указывающих на присутствие остаточных частиц метеора. Они считают, что поперечник упавшего тела мог достигать 10 км. Энергия, выделившаяся в итоге столкновения с ним, в миллион раз превосходила энергию самого сильного из узнаваемых землетрясений. А одним из последствий стало усиление вулканической активности по всей планетке.
Похожей догадки придерживаются и коллеги доктора Кайхо Кунио (Kaiho Kunio) из института Тохоку, которые считают, что 250 миллионов годов назад астероид либо комета свалилась в океан. Этот вывод они создали на основании залежей серы, найденных у южного побережья Китая. Столкновение с галлактическим вторженцем запустило процессы громоздкого выброса серы в океан и атмосферу, падения уровня кислорода в атмосфере, выпадения кислотных дождиков, которые не только лишь содействовали массовому вымиранию живых организмов по всей планетке, да и вызвали огромное количество мутаций, которые в последствии послужили предпосылкой возникновения новых видов животных и растений.
Галлактическая догадка кажется более возможной, но пока ученые не пришли к единодушию относительно места и природы упавшего на землю тела, ее нельзя считать в подабающей мере обоснованной.
В ледяном плену
Пермская трагедия была, наверняка, самым массивным, но не первым величавым испытанием, которое пережила биосфера нашей планетки. Еще ранее ей пришлось столкнуться с вереницой величавых обледенений, случившихся в период меж 750 и 440 миллионами годов назад. По своим масштабам они существенно превосходило последний ледниковый период, так как их следы обнаружены даже в экваториальных районах тогдашней суши – что демонстрируют анализы остаточной намагниченности горных пород.
Догадку о том, что в протяжении миллионов лет Земля была стопроцентно покрыта снегом, высказал русский геолог Миша Будыко еще сначала 1960-х годов. За прошедшие два года ей было найдено новое доказательство: такое вправду вышло около 635 миллионов годов назад. Иллюстрация: Nature
Очень сладкоречиво о масштабе этих обледенений молвят и отложения, а именно валунных, достигающих 800 метров! Это в пару раз больше, чем подобные отложения последнего ледникового периода. В особенности беспощадной была Варангская эра обледенения, начавшаяся 680 миллионов лет до нашей эпохи. Исследования карбонатных отложений демонстрируют, что ей предшествовал период страшенных температурных амплитуд – когда жара в один момент сменялась арктическим холодом. В конце-концов из этой эпической борьбе огня и льда победителем вышел последний. По воззрению неких ученых, двухкилометровый слой льда покрыл практически всю планетку.
В океанах даже временно закончилась био активность – лед перекрыл доступ солнечных лучей, без которых неосуществим фотосинтез. Последнее из этих величавых обледенений вышло на рубеже ордовикского и силурийского периодов (440 миллионов годов назад). Живой мир теплых мелководных морей был опять застигнут врасплох величавым глобальным похолоданием. Оно больно стукнуло по живым организмам, любящим нежиться в прогретой солнцем воде. Существовавшая тогда жизнь была бесхребетной и в переносном, и в прямом смысле. Бессчетные червяки, 1-ые членистоногие, изумительные существа, которых до сего времени затрудняются систематизировать, – все, что размножилось в итоге т.н. «кембрийского эволюционного взрыва» и было в фактически оранжерейных критериях, столкнулось с жестоким испытанием. Палеонтологи зафиксировали вымирание многих видов.
Как итог, погибла практически вся уникальная биосистема первобытного океана. Это был переломный шаг в истории эволюции – она пошла другим методом. Толчок к развитию получили организмы, более других способные к жестокой борьбе за выживание. Спустя 50 миллионов лет жизнь опять развилась так, что смогла выйти на сушу. Может быть, если б не это похолодание, она бы так и осталась бы в воде, и пошла бы по пути сотворения других высших созданий – к примеру, разумных моллюсков… Каждое обледенение прекращалось столько в один момент, как и начиналось – очевидно, в масштабах геологического времени. И это вызывает ряд вопросов. При этом, если еще лет 20 вспять это была чисто научная любознательность, то сейчас тема старых обледенений изучается на фоне озабоченности сегодняшним состоянием земного климата. Что конкретно вызывало эти катаклизмы и, снова таки, не случиться ли схожее опять?
Именуют несколько обстоятельств. Одна из их – прохождение Земли через большие облака галлактической пыли, затруднившее доступ солнечного тепла. Но эта теория очень гипотетична и пока не имеет никаких доказательств. Большее внимание завлекает животрепещущая теория «парникового эффекта», а конкретно: обледенение наступало тогда, когда в земной атмосфере резко понижалось количество «парниковых» газов – углекислого газа и метана. 1-ый поглощался быстро размножавшимися водными растениями, а 2-ой окислялся выделяемым ими кислородом. Парниковый покров исчезал, атмосфера остывала резвее, от резких перепадов температур появлялись страшные циклоны.
Соответственно, когда на планетке усиливалась вулканическая активность, и в атмосферу выбрасывалось огромное количество углекислоты, то «парниковый эффект» ворачивался – создавая на планетке более теплый и размеренный климат
Палеобиологи считают пурпуровые и зеленоватые бактерии древними фотоморфными микробами на Земле. От существенно более всераспространенных сине-зеленых водных растений (цианобактерий) они отличаются тем, что производят фотосинтез без выделения кислорода. Фото: geobiology@MIT
Задохнувшиеся в кислороде
С конфигурацией состава земной атмосферы была связана еще одна веха развития земной биосферы, которую с схожим фуррором можно именовать как эволюционным скачком, так и глобальной катастрофой – с какой стороны поглядеть. Около 2,5 млрд годов назад в водах мирового океана расцвела 1-ая примитивная жизнь. Основную группу тогдашних живых жителей планетки представляли сине-зеленые водные растения (они есть до сего времени, но уже не доминируют в природе). По воззрению служащих южноамериканского Института геномных исследовательских работ (The Institute for Genomic Research), принимавших роль в расшифровке генетического кода этих микробов, они были первыми фотосинтезирующими живыми организмами планетки. Примитивней их были только еще больше древнейшие мельчайшие организмы, которые просто всасывали разные неорганические вещества.
Сине-зеленые водные растения жили за счет фотосинтеза, но кроме углекислого газа всасывали не воду, а сероводород. «Отходами» такового производства, как несложно додуматься, являлась незапятнанная сера. Но припасы сероводорода чертовски уменьшались, так как выделяемая сера не ворачивалась в круговорот, а вулканы не успевали поставлять актуально нужный микробам газ. По воззрению южноамериканского исследования Джеймса Кастинга (James F. Kasting), с схожим недостатком «продовольствия» столкнулась другая группа микробов, еще больше старых, которая получала нужный водород в чистом виде, пока он сохранялся в атмосфере Земли. При всем этом продуктом их синтеза был метан – отчего бактерии получили заглавие метаногенов.
Может быть, на этом бы земная жизнь и завершилась, если б новенькая группа микробов не приспособилась добывать водород из более доступного источника – воды, с помощью все такого же фотосинтеза. Благодаря фактически неисчерпаемому источнику ресурсов, эти праотцы растений начали быстро развиваться, вытесняя другие, «голодающие» виды, чей ареол быстро сужался. А выделяемый при фотосинтезе кислород, окисляя другие газы и соединения, оставил без питания простых анаэробов – и даже убивает некие их виды (облигатные анаэробы).
Древнейшие метаногены с исчезновением свободного водорода вообщем вымерли, ряд же других «старожилов» планетки были обязаны схоронится у источников быстро исчезающего пропитания – у жерл подводных вулканов и гейзеров, в насыщенном сероводородом морском иле, гнилостных болотах. Но это были только ничтожные остатки некогда пышноватой архаической жизни.
Самыми находчивыми оказались те анаэробы, которые отыскали для себя убежище… в других организмах. Они или стали частями их клеток, или вели в их независящее существование, превратившись в патогенные бактерии. Зато в новых критериях начали развиваться те, кто научился потреблять кислород, окисляя им потребляемые углеводы – при всем этом выделялось в 18 раз больше энергии, чем у анаэробных процессов. Так появились 1-ые животные – самые активные живы существа Земли.
На 1-ый взор - рядовая борьба микробов за выживание, которые даже не видна невооруженным глазом. Но в действительности это был колоссальный переворот, который одним открыл дорогу к развитию, а для одних стал катаклизмом, остановившим их развитие и отбросивший их в «подвал» эволюции. Это принуждает сделать ряд принципиальных выводов. Во-1-х, человек как один из видов земной жизни собственной деятельностью загрязняет моря, уничтожает леса и изменяет состав атмосферы, что также может повлечь за собой еще одну потрясающую катастрофу.
Во-2-х, жизнь может зародиться и развиваться и в атмосфере, хорошей от современной земной. Потому при поиске ее на других планетках не следует концентрироваться только на «кислородных» мирах. И в-3-х, не исключено существование инопланетный жизни, основанной на еще неведомых нам хим процессах, которые могут быть небезопасны для земной биосферы. Можно только представить для себя, что произойдет, если на Землю попадут мельчайшие организмы, живущие за счет синтеза из воды и свободного азота ядовитого для нас аммиака
Сергей Кутовой
