От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни - Сергей Ястребов

Трапповые вулканы неизбежно выбрасывали в атмосферу колоссальные объемы вулканических газов — углекислого газа (CO2), хлороводорода (HCl), сероводорода (H2S), сернистого ангидрида (SO2) и др. Это имело много последствий. Во-первых, углекислый газ усилил парниковый эффект, вызвав сильное глобальное потепление. Во-вторых, вулканические газы повысили кислотность морской воды, а это по чисто химическим причинам сильно затруднило жизнь кораллов и иглокожих: карбонаты, из которых состоят твердые скелеты этих животных, в слишком кислой воде просто-напросто растворяются. В-третьих, сероводород ядовит для большинства живых организмов, особенно при концентрации, в тысячи раз превышающей нынешнюю атмосферную, — а именно такой уровень сероводорода создавали трапповые вулканы[517].

Более того, показано, что существует концентрация сероводорода, которая еще не мешает росту фитопланктона (то есть одноклеточных водорослей), но уже мгновенно убивает зоопланктон (например, веслоногих рачков). Если такое случится в реальном водоеме, он тут же “зацветет”. Дальше последует цепочка событий, обычная для цветущих водоемов и в наше время: бесконтрольно размножающимся водорослям не хватит ресурсов, часть из них погибнет, погрузится на дно и там начнет разлагаться, связывая запас кислорода в нижних слоях воды, который в данном конкретном случае должен быть и без того невелик: ведь чем выше температура, тем хуже кислород растворяется в воде[518]. Если этим водоемом будет Мировой океан, то его глубины в результате станут практически бескислородными, что, собственно, в момент пермского кризиса и наблюдалось[519]. Называя вещи своими именами, там случился глобальный замор.

Между тем в бескислородной среде, богатой соединениями серы, прекрасно себя чувствуют анаэробные бактерии, в том числе и сульфатредуцирующие, выделяющие в качестве побочного продукта метаболизма опять же сероводород[520]. Готово — петля положительной обратной связи замкнулась. И наверняка подобных петель было несколько. Вулканических газов могло и не хватить, чтобы убить все живое, но их хватило, чтобы запустить серию обратных связей, сделавших катастрофу саморазвивающейся.

Сразу после пермского кризиса Земля представляла собой довольно унылое место. Ничем не сдерживаемый парниковый эффект привел к разогреву Мирового океана до 38–40 ºС[521]. Это близко к смертельной для большинства животных и растений температуре денатурации белков (примерно 45º). К тому же при высокой температуре снижается растворимость кислорода в воде, так что существование водной фауны практически исключается. Палеонтологические данные показывают, что рыбы в эту эпоху остались только в приполярных областях океана. Суша, скорее всего, прогревалась еще сильнее, поэтому тропические и субтропические широты были непригодны для жизни крупных наземных животных. Авторы, опубликовавшие эти данные, делают твердый вывод: в раннем триасе температура стала дополнительной причиной массового вымирания.

Не блестяще обстояло дело и с кислородом. В перми его концентрация в атмосфере поднялась почти до 30%, а после пермского кризиса она упала до 10–15% и оставалась такой большую часть триаса[522]. Это сильно ограничивало физиологические возможности уцелевших позвоночных, не давая им достичь крупных размеров. Полностью исчезли леса — деревьев, способных их образовать, просто не осталось нигде на Земле. Соответственно, вымерли все животные, занимавшие специфически лесные экологические ниши[523]. Самым крупным и многочисленным наземным позвоночным этой эпохи был листрозавр — всеядная зверообразная рептилия размером со среднюю собаку. Впрочем, еще чаще листрозавра сравнивают со свиньей, подразумевая, что он вел похожий образ жизни и питался чем попало. Участвуя в подготовке телепередачи о листрозавре, английский палеонтолог Майкл Бентон назвал ее “Когда свиньи правили Землей”.

В целом можно утверждать, что больше всего от пермо-триасового кризиса пострадали морские беспозвоночные, а меньше всего — насекомые[524]. У последних вообще все “провалы” разнообразия, вызванные массовыми вымираниями, сглажены по сравнению с другими группами животных. Частично это связано с их удачной анатомией и физиологией (дыхательная система насекомых состоит из микроскопических трубочек — трахей, которые пронизывают тело, доставляя воздух прямо к клеткам без всякого переноса кровью; как бы мало кислорода в этом воздухе ни было, животное его получит), а частично — с тем, что наземная среда, к которой они приспособлены, гораздо более разнообразна и расчленена, чем водная. Если вы — жук, то уж какое-нибудь приемлемое для себя микроместообитание всегда найдете.

На протяжении триасового периода структура сообществ постепенно восстанавливается. Более того, в ней возникают принципиально новые жизненные формы — например, морские рептилии. В середине триаса появляются двукрылые насекомые (то есть комары и мухи), а в конце — черепахи, крокодилы, динозавры, летающие ящеры (птерозавры) и млекопитающие. Это уже почти современная биота. Из групп, представителей которых мы привыкли каждый день видеть, не хватает только птиц (появляются в юре) и цветковых растений (появляются в мелу). Никаких переворотов, сравнимых с кембрийским взрывом или пермским кризисом, в истории Земли отныне больше не будет, по крайней мере до появления человека.

Тут уместно привести интереснейший чисто эмпирический результат, который получил американский палеонтолог Джон Сепкоски. Он собрал данные по морским животным за все времена — от кембрия до современности — и построил график, где по горизонтали было отложено время, а по вертикали — разнообразие, измеренное числом родов и семейств (см. рис. 17.4). Оказалось, что в течение всего палеозоя, не считая начального периода роста сразу после кембрийского взрыва, разнообразие остается в целом стабильным. После кризисов оно просто возвращается к прежнему уровню. На границе перми и триаса, естественно, виден глубокий провал. И что же дальше? За пермо-триасовым провалом следует не возвращение к прежнему устойчивому уровню, а непрерывный подъем, который иногда притормаживается очередными кризисами, но тем не менее неуклонно длится вот уже почти 250 миллионов лет. На графике Сепкоски очень наглядно видно, что вся эволюция как бы делится на две части: до пермского кризиса, когда разнообразие было по большому счету стабильным, и после него, когда оно непрерывно растет. Никакого общепринятого объяснения этому до сих пор нет, но сам факт установлен твердо[525]. И получается, что пермский кризис изменил весь режим развития жизни на Земле. Перефразируя знаменитого английского историка Арнольда Тойнби, вполне можно сказать: эволюция — это ответ на вызов.