Новая история происхождения жизни на Земле - Дж. Киршвинк

В океане времен палеоцена не действовал один обычный механизм перемещения холодных, насыщенных кислородом поверхностных слоев ко дну: глубоководная термохалинная циркуляция — основной способ перемешивания океанических вод — работала диаметрально противоположным современному потоку океанических течений образом. Первыми жертвами этого стали фораминиферы — крошечные глубоководные организмы, которым был жизненно необходим кислород. Погибли многие их виды, и произошло это относительно быстро — в течение примерно 4000 лет. Впрочем, чтобы считать это событие массовым вымиранием, необходимо убедиться, что оно затронуло не только океан, но и сухопутных животных. Исследования продолжились уже на суше.

Глобальные парниковые изменения, которые привели к гибели океанических организмов, происходили и на суше[224]. Открытие вымирания глубоководных форм заставило палеонтологов по-новому посмотреть на известные (и специально собранные) образцы сухопутных ископаемых палеоценовой эпохи, и вскоре стало понятно, что млекопитающие также пережили значительное потрясение. В дальнейшем более точные вычисления показали, что вымирание на суше произошло в тот же период времени, что и в океане.

Геологическая летопись показывает, что данное событие привело, ни больше ни меньше, к новому этапу в развитии млекопитающих — современному. Во второй половине палеоцена уже существовали многочисленные (30 семейств по результатам изучения ископаемых) млекопитающие, но многие из них были небольшого размера, некоторые относились к несуществующим сегодня группам, включая переживших мел-палеогеновое вымирание, многих сумчатых, некоторые енотоподобные формы с копытами (странные это были звери — совершенно новые травоядные копытные животные, ставшие мясоедами в палеоцене). Существовали также настоящие насекомоядные и первые приматы — и те и другие очень малого размера. Однако к концу палеоцена возникли также и более крупные виды, некоторые — невероятно причудливые.

Питающиеся листьями пантодонты, размерами от собаки до быка, разделились на несколько эволюционных ветвей: полуводных существ типа бегемотов и животных, обитающих на деревьях или передвигающихся на четырех лапах по подлеску. Пантодонты были плотного телосложения, коротколапые, и следует признать, что по сравнению с современными травоядными они были крайне неуклюжими и передвигались очень медленно. Они являлись самыми крупными сухопутными животными палеоцена, но позже к ним присоединились другие травоядные — диноцераты, которые были еще больше, на голове у них было множество наростов и рога, выглядели они как огромные носороги.

В пограничных отложениях между палеоценом и эоценом наблюдается некоторое уменьшение количества видов, но затем, правда не сразу, появляются кости новых животных. Многие происходят от форм, более-менее привычных для нас. Сначала появились парнокопытные и непарнокопытные. Затем пришли те, кто ими питается — плотоядные формы, уже похожие на современных и относящиеся к современным таксономическим группам. И всем им пришлось адаптироваться к явлению, изменившему мировой климат. Урок прошлых массовых вымираний: новые морфологические формы появляются, только если им откроет дорогу значительная по масштабам гибель предыдущих организмов. В конце палеоцена так и случилось.

Наша коллега Франческа Макинерни предоставила замечательную обобщающую статью, написанную на основе ее исследований на северо-западе Америки, — это очень помогло нам описать позднепалеоценовый термический максимум. Во-первых, она отмечает, что такое явление чрезвычайно актуально для нас, людей, поскольку количество углерода, выброшенного в атмосферу (примерно 12–15 тыс. гигатонн), близко к тому, которое поступило в атмосферу в результате промышленных выбросов. Изменения, спровоцированные парниковыми газами, в период позднепалеоценового термического максимума привели к повышению общемировой температуры на 5–9 °C по сравнению с современным показателем. Само явление длилось приблизительно 10 000 лет. Растения того периода отличались и от более ранних, и от тех, что появились после него — во время позднепалеоценового термического максимума исчезли голосеменные. В регионе, который изучала Франческа Макинерни, по данным другого палеонтолога, Скотта Уинга из Смитсоновского института, растения того периода были в основном представлены формами, произраставшими в более низких широтах, а значит, при более высоких температурах. По окончании позднепалеоценового термического максимума ранние формы растений вернулись, вместе с ними вернулись и насекомые, существовавшие до температурного ада на Земле. Но не млекопитающие. Позднепалеоценовый термический максимум полностью изменил млекопитающих Северной Америки.

И еще одно: полярные шапки при таком значительном потеплении обязательно должны растаять, а это приведет к подъему уровня океана. В этом и заключается опасность современного потепления, вызванного деятельностью человека, — таяние антарктических и гренландских льдов рано или поздно приведет к затоплению больших территорий пахотной земли. По прогнозам, самый высокий подъем воды приходится на Южный Китай, а это один из самых густонаселенных регионов мира, в котором как раз на уровне моря располагаются рисовые поля.

Начиная с эпохи эоцена и до начала миоцена (23,5 млн лет назад) мир постепенно охлаждался. В течение эоцена это похолодание почти не ощущалось, планета все еще оставалась большим тропическим лесом, а в том месте, где сегодня находится Северный полярный круг, жили крокодилы. Но в олигоцене процесс похолодания ускорился, началось становление нового климата, однотипный мировой климат постепенно сменялся на четкое разграничение времен года. В то же время в Антарктиде и, вероятно, в Гренландии стали формироваться гигантские пространства континентального льда. Нарастание ледяных пространств привело к быстрому и значительному понижению уровня моря. Во многих регионах высоких широт леса понемногу уступали место травяным лугам и саваннам. Происходили изменения и в атмосфере, что в дальнейшем имело серьезнейшие последствия для развития жизни на Земле.

Растениям нужен углекислый газ. Хотя за миллиарды лет существования нашей планеты количество углекислого газа то уменьшалось, то увеличивалось, но в общем все это были этапы одной общей истории с одной общей тенденцией — концентрация углекислого газа в атмосфере Земли постепенно уменьшалась, и планета постепенно охлаждалась (особенно за последние 40 млн лет). Впрочем, на эволюцию растений в кайнозое значительно серьезнее повлияло не изменение температуры. Возможно, намного более важным стало эволюционное образование более эффективного типа фотосинтеза — C4, который у многих растений заменил более древнюю форму — C3 (цифры 3 и 4 в этих наименованиях показывают различные химические преобразования, возникающие, когда солнечный свет и углекислый газ соединяются при формировании живых клеток и тканей растения). Фотосинтез-C4 необычайно быстро закрепился в растительном царстве, если судить по количеству растений, усвоивших этот тип преобразования. Растения, использующие фотосинтез-C3, оставляют изотопный показатель углерода, отличный от фотосинтеза-C4. Не только растения оставляют такие следы, но и животные, поедающие растения. Таким образом, мы можем узнать по останкам травоядных, каким типом растений они питались — с фотосинтезом-C3 или C4, а возможно, и тем и другим.