14. Мы и массовые вымирания

Готовясь к дебатам с креационистом Кеном Хэмом в Кентукки, я прикинул, что на Земле сейчас существует около 16 млн видов живых организмов. Что если бы 14 млн из них вдруг внезапно исчезли? Звучит неправдоподобно, как в каком-то мрачном голливудском блокбастере? Но это именно то, что, судя по всему, происходило, по крайней мере, пять раз за последние полтора миллиарда лет. В каждом случае катастрофическое событие (или ряд событий) уничтожало до 90 % морских и наземных животных во всем мире, и все это происходило буквально в мгновение ока – по крайней мере, с точки зрения геологии. В отличие от зарождения жизни, массовые вымирания являются наиболее драматичным и загадочным событием в истории жизни на Земле.

Самые явные доказательства этих массовых вымираний находятся в породах, которые образуют или некогда образовывали океанское дно. Ученые устремляются к морю с массивными, но элегантными устройствами, чтобы извлечь цилиндрические образцы океанского дна, где в отложениях осадочных пород прослеживается некая систематичность. Оказавшись там, отложения практически не подвергаются атмосферным влияниям. Там нет ни ветра, ни дождей, ни циклов замерзания и оттаивания почвы. Возраст Земли составляет 4,54 млрд лет. Ее кора неоднократно трескалась, передвигалась, оттаивала и модифицировалась. Большая часть загадочной древней истории нашей планеты для нас утрачена. Тем не менее погребенные в древних отложениях, некоторые доказательства этих пяти вымираний еще сохраняются.

Одна из самых больших проблем в реконструировании массовых вымираний – это понимание того, что именно и когда произошло. Та к же как мы разделили живые организмы в иерархии типов – домен, царство, тип, класс, отряд, семейство, род и вид, – геологи разложили долгую историю нашей планеты на эоны, эры, периоды, эпохи и века. Так же как и биологи, которые для большего понимания отношений между живыми существами добавили другие термины, такие как надотряд и подвид, геологи аналогичным образом используют термин надэон для описания всей истории Земли, от формирования планеты и до кембрийского периода.

Вы наверняка встречались с такими терминами, как мезозойская эра, юрский период и каменный век. Эти словосочетания происходят из геологии. На протяжении большей части истории Земли жизнь на планете всего лишь стремительно набирала обороты. В основном живые существа были представлены одноклеточными организмами или относительно простыми мягкотелыми животными. Практически все самое интересное началось как раз в последние 500 млн лет. Почти все существа, о которых вы когда-либо слышали, от трилобитов до динозавров и неандертальцев, появились именно в это время. Все эти годы в настоящее время считаются частью одного-единственного геологического эона, который носит замечательное имя: фанерозойский эон (от греческого «фанерос», то есть видимый, явный). Фанерозой, в свою очередь, делится на три геологические эры: палеозой, мезозой и кайнозой. Последняя эра – это та, в которую мы живем. Грубо говоря, названия этих эр означают «старые животные», «средние животные» и «новые животные» (в том числе и мы). Наконец, эти эры делятся на эпохи. Наша эпоха называется голоцен, или «новая», и охватывает последние 10 тысяч лет, то есть примерно одну пятисоттысячную часть всей истории планеты. Взгляните на мою схему.

Все эти названия и даты имеют большое значение для палеонтологов, анализирующих историю эволюции. Кропотливо исследовав имеющиеся ископаемые свидетельства, они установили количество живых существ на Земле, особенно в океанах, в разные периоды в течение последних 500 млн лет. В процессе этих исследований они обнаружили относительно короткие промежутки времени, в которые количество разнообразия резко снижалось. Это были массовые вымирания. Я расскажу о пяти, известных нам вымираниях. Хотя я надеюсь, что мы все скоро признаем, что на самом деле их шесть и последнее происходит прямо сейчас.

Старейшее массовое вымирание называют ордовико-силурийским, от названий геологических периодов, во время которых это произошло (444 млн лет назад). Здесь мы потеряли около 85 % океанских видов. В то время на Земле еще практически не было жизни. Океан был местом сосредоточения всех процессов. Это было второе по величине массовое вымирание. Затем следовало Позднее девонское вымирание – около 364 млн лет назад. В этот раз мы утратили около половины животных и растений Земли.

Наиболее трагическим эпизодом в истории фанерозоя стало пермско-триасовое вымирание, или Великое пермское вымирание, произошедшее 251 млн лет назад. Будучи молодым инженером, я работал в Пермском бассейне в штате Техас и без труда находил древние ракушки на земле, болтаясь рядом с водопроводом нефтяной вышки, которую я обслуживал. Это тот же самый Пермский бассейн, о котором вы, возможно, слышали, если смотрели телевизионный сериал «В лучах славы», где рассказывалось о драме школьной футбольной команды из западного Техаса. Судя по всему, во время пермско-триасового вымирания Земля потеряла около 75 % всех видов. Только представьте себе это! В результате в живых осталось только 25 % всех живых существ на планете. И я, и вы являемся потомками этого счастливого меньшинства – 25 %.

В центральной части штата Нью-Йорк, где я учился в колледже, можно запросто найти окаменелость трилобита, если прогуляться по восхитительным сланцевым ущельям, высеченным потоками воды. За неделю можно найти с десяток. Осознание того, что трилобиты жили здесь более 250 млн лет назад, начиная с кембрия и включая пермский период, несколько отрезвляет и поражает. И тем не менее все они, то есть буквально каждый из них, вымерли. Я бы не хотел, чтобы что-то подобное случилось и с нами, по крайней мере, не в ближайшее время. С другой стороны, пермско-триасовое вымирание расчистило путь появлению динозавров. Это в очередной раз показывает, как сильна тяга живых существ к выживанию и как упорно живые существа восстанавливаются… при наличии большого количества времени, конечно.

Следующим стало триасовое вымирание, случившееся около 200 млн лет назад. За этот период мы, судя по всему, потеряли около половины существовавших тогда видов. После стольких событий это уже звучит довольно привычно.

И вот, наконец, мы подходим к самому знаменитому и знаменательному массовому вымиранию – мел-палеогеновому, случившемуся 66 млн лет назад. Геологи предпочитают использовать заглавные буквы для обозначения геологических периодов. Почему бы нет? Это избавляет от труднопроизносимых слов и фраз. Двигаясь от глубокого прошлого к прошлому недавнему, мы встретили два периода, которые начинаются с буквы К (англ. C), карбон (каменноугольный период) и кембрий, которые сокращенно записываются как C и C-. Так меловой период получил сокращение К, а массовое вымирание, случившееся между меловым и третичным периодами, стали называть К-Т-вымирание. К происходит от немецкого слова Kreide, обозначающего мел, поскольку именно там меловой период впервые получил свое название. Совсем недавно геологи присвоили ранней части третичного периода более конкретное имя – палеоген. Вот так в начале XXI века мы вносим границы мелового периода и палеогена в геологическую летопись Земли. Массовое вымирание, постигшее также древних динозавров, в сокращенном виде обозначается как вымирание К-Pg.

Это вымирание стало именно тем драматичным событием, которое ознаменовало собой конец эпохи динозавров (хотя я хотел бы напомнить людям, что нас по-прежнему окружают современные потомки пернатых динозавров – птицы). Оно известно большинству из нас, кто молод сердцем и очарован динозаврами. Также, скорее всего, не случайно, это вымирание открыло эру млекопитающих. Оно освободило место для нас.

Мы не можем быть абсолютно уверены в том, что именно вызвало каждое из этих массовых вымираний, но у нас есть довольно много отличных подсказок. Кроме того, мы создали множество математических моделей климата Земли. Мы делаем все возможное, чтобы оценить то, что могло привести к трагедиям такого масштаба. Мы исследуем скалы, окаменелости, проводим химические анализы. Мы производим расчеты и придумываем очень содержательные гипотезы о том, что же там произошло. Изучение прошлого очень полезно; оно позволяет нам совершенствовать прогнозы того, что может произойти на Земле снова, и, возможно, очень скоро.

У нас также есть прямой доступ к современной картине мира. Глядя на Землю из космоса, раз уж это позволяют наши сложные спутники, мы можем наблюдать за тем, как сегодня меняется климат. Однако мы также можем сравнивать климат Земли с климатом наших ближайших планетарных соседей, Марса и Венеры. Мы делаем выводы о том, что же может вызвать такое радикальное изменение климата целой планеты, приведшее к тому, что в такой короткий промежуток времени половина или даже почти все живые существа вымирают и исчезают.

Мы собираем подсказки, изучая Землю как сложную живую и планетарную экосистему. Если вы рассмотрите любую экосистему, в которой когда-либо жили – будь то лес, город, ферма, или, возможно, вы некоторое время находились в плавании по океану, – вы увидите, насколько эти системы сложны. Живые существа взаимодействуют со своим окружением всевозможными способами. Когда окружающая среда резко меняется, экосистемы также изменяются. Работая в компании «Боинг», я провел много прекрасных часов, путешествуя по горам в районе Сиэтла. Поднимаясь по склонам гористой западной части Северной Америки, можно оказаться в районах, где в последние несколько сотен лет произошли оползни. Здесь заметны радикальные различия между растительностью и фауной верхней и нижней части оползня, а также наглядны не изменившиеся приграничные области, где деревья и фауна живут точно так же, как жили до того, как падающие камни сокрушили и погребли под собой большое количество живых существ.

Чтобы вызвать массовое вымирание, оползень должен был иметь поистине глобальный масштаб. Что может привести к чему-то подобному? Для меня есть две версии, которые сразу приходят мне на ум. У геологов тоже.

Потенциально первым «спусковым крючком» вымираний могли стать вулканы. Если вам когда-нибудь выпадет возможность, я настоятельно рекомендую посетить Национальный вулканический памятник в штате Вашингтон в США – гору Сент-Хеленс, где целые экосистемы исчезли с лица Земли, когда 18 мая 1980 года верхушка горы обрушилась вниз. Бесчисленное количество птиц, рыб, насекомых и сотни крупных животных, таких как олени, полевки и еноты, погибли в одно мгновение. Все свидетельства их существования были либо погребены под тысячами тонн льда, камней и грязи, либо сожжены дотла. Если можете, слетайте на Гавайи, чтобы увидеть вулканы, из которых сочится горячее, раскаленное докрасна нутро горы. Лавовый поток здесь не останавливается; он сжигает все на своем пути. Представьте себе десятки или сотни вулканов, извергающих пепел и огонь на огромных пространствах поверхности планеты. В результате могло произойти такое резкое изменение в атмосфере Земли, что ни одно живое существо, тем более сложные системы живых существ, не смогло бы остаться в живых.

Мы знаем, что массовые извержения вулканов происходили, поскольку мы все еще можем наблюдать гигантские лавовые потоки. Эти всплески вулканизма содержат характерную породу, которая называется базальтовой. Когда она остывает, она часто образует огромные блоки, напоминающие гигантские кристаллы поваренной соли. Потоки лавы настолько стремительны, что геологи называют их «базальтовое наводнение». Некоторые из этих огромных потоков могли извергаться даже под водой – например, как в случае с гигантским плато Кергелен в южной части Индийского океана – радикально изменяя химический состав океана и атмосферы. Огромные излияния лавы в районе, где теперь располагается Сибирь, в настоящее время считаются лучшим объяснением опустошительного пермско-триасового вымирания. Исследователи также винят вулканы в вымирании конца триасового периода. И все же не забывайте: мы расследуем очень, очень древнее преступление.

В регионе Декан, в современной Индии, есть огромная зона вулканических скал. Границами этого района служат восточное и западное побережья Индии и горы Виндхья на севере. Обнажения этих слоев породы напоминают лестничные ступени, поэтому геологи и воспользовались для их обозначения скандинавским словом трапп, обозначающим лестницы. В Деканских траппах можно найти несколько слоев породы, занимающих площадь в 500 тысяч квадратных метров (200 тысяч квадратных миль). В целом они включают в себя 1,2 кубических километра лавы. Судя по всему, это было совершенно ужасное извержение или даже серия извержений.

Между слоями застывшей лавы на плато Декан находятся осадочные слои, сформированные древними морями. Геологическая датировка этих слоев показывает, что появились они между 60 и 68 млн лет назад и что извержение или извержения достигли своего пика около 65 млн лет назад – примерно в то же время древних динозавров постигла их трагическая судьба.

Могли ли эти базальтовые наводнения иметь какое-то отношение к исчезновению древних динозавров? Некоторые геологи, такие как Герта Келлер из Принстонского университета, приводят тому убедительные доказательства. Проведя некоторые полевые исследования в области траппов плато Декан, она заявила: «Нам впервые удалось установить прямую связь между основной фазой Деканского магматизма и массовым вымиранием». Она имела в виду древних динозавров и др.

Изучая окаменелости в древних отложениях в районе Деканских траппов, Келлер обнаружила, что биоразнообразие фораминифер (обширный отряд водных одноклеточных микроорганизмов) заметно сократилось к моменту извержений. По-видимому, имели место и значительные местные вымирания. Мощные извержения вулканов, которые сформировали траппы Декана, видимо, испускали ядовитые газы, создавая огромные слои пыли в атмосфере; эти выбросы отражали солнечные лучи, вызывая тем самым некоторое охлаждение Земли. Во время других эпизодов вулканы выбрасывали тонны газов с тепличным эффектом, которые очень быстро накаляли планету. Вот такое принудительное изменение климата.

Даже менее разрушительные геологические изменения могли бы привести к истреблению жизни. Например, смещение континентов и изменение прибрежных линий могли вызвать серьезные колебания в глобальном климате. Судя по всему, именно это и случилось во время ордовикско-силурийского вымирания, когда большая часть Земли была частью единого суперконтинента, мигрировавшего к Южному полюсу. В этот период Земля охладилась, сформировались огромные ледники, уровень моря понизился, и множество обитателей океана остались на обмелевших берегах. И все же некоторые вымирания, похоже, происходили быстро, и не только в геологических масштабах, но и с точки зрения человека.

Итак, мы подошли ко второму вероятному виновнику крупных вымираний: астероиды. Если на Землю упадет астероид, все может измениться в мгновение ока. Такое событие могло спровоцировать вымирание К-Pg, когда все вокруг, судя по всему, изменилось слишком быстро, по крайней мере, для того, чтобы можно было объяснить эти изменения вулканической активностью – в конце концов, не она одна могла стать причиной произошедшего. Сегодня ученые сходятся во мнении, что основной причиной исчезновения древних динозавров стал десятикилометровый булыжник, поразивший нашу планету в районе современного мексиканского побережья. Результатом столкновения можно считать различимый и сегодня 180-километровый кратер по имени Чиксулуб (народы майя произносили это как «ЧИК-су-луб»), что означает «дьявольская блоха». Наверное, блохи тогда были ну очень уж злобными. Некоторые ранние вымирания, возможно, также были результатом встречи с астероидом или группой астероидов, угодивших, например, в океан и потому не оставивших для нас свидетельств о себе.

Однажды я повстречал Вальтера Альвареса, ученого, который разработал и отстоял теорию, согласно которой астероид стал причиной вымирания К-Pg. Мы чудно отобедали. Он очень содержательный и воодушевленный человек, увлеченный педагог. Он также обладает редкой способностью смотреть на мир и видеть то, что другие люди не видят. Тем самым он немного напоминает мне Дарвина. Уолтер и его отец, геолог Луис Альварес, предложили идею о столкновении с астероидом в 1980 году, в то время, когда большинство его коллег полагали, что столкновения не так уж важны для истории геологии. Такая теория вызвала множество споров. С тех пор она была тщательно изучена и оценена по достоинству. В настоящее время практически все ученые сходятся во мнении, что эта теория весьма разумна и правдоподобна.

Когда Земля еще находилась в стадии формирования, она состояла из расплавленных металлов и минералов, затем все тяжелые материалы опустились вглубь, к ядру планеты. В связи с этим геологи не ожидали, что могут встретить в скалах на поверхности Земли иридий – тяжелый элемент, атомное число 77. В принципе, они не ошибались. Когда совсем незначительное количество этого металла было обнаружено в горных породах, возраст которых составлял 66 млн лет, а значит, сформированных именно в период вымирания, Альварес рассудил, что он мог попасть туда из астероида, поскольку астероиды содержат большее количество иридия по сравнению с земной корой. Видимо, астероид ударил близ Чиксулуба и раскололся, разбросав вокруг свои обломки.

Независимо от того, куда падают большие астероиды, они вызывают кипение морей, выбрасывают в воздух пыль и кислотные соединения и, возможно, вызывают выработку углекислого газа, скапливающегося над скалами и наполняющего воздух, создавая мощный парниковый эффект, – все это в свою очередь может изменить климат в мире быстрее, чем живые организмы успеют к нему приспособиться. Мощный удар может вызвать огромные волны в океане и в атмосфере, что может изменить погоду по всему миру на длительный период. Возможно, астероиды также способствовали высвобождению внутренней тепловой энергии Земли, тем самым приводя в действие земные вулканы. Среди научного сообщества есть такая шутка – хотя это и не шутка, – что динозавры погибли, потому что у них не было федеральной космической программы, чтобы спасти себя от этого астероида.

Примечательно, что падения других крупных астероидов, видимо, не вызывали массовых вымираний. С Чиксулубом что-то было не так. Конечно, это было необычайно крупное столкновение, но в то же время астероид мог попросту угодить в геологически чувствительную область. Эти вулканы в Индии, вероятно, также имеют отношение ко всей этой истории. К тому моменту, когда астероид столкнулся с Землей, экосистемы планеты уже находились в стрессовом состоянии. Кстати, мы тоже должны извлечь из этого урок. Экосистемы могут реагировать очень быстро, и чем больше оскорблений мы им наносим, тем сложнее им сдержаться. Современная человеческая деятельность создает все больший экологический дисбаланс. Сколько живых организмов на Земле смогут выдержать это?

Важный урок следует извлечь из судьбы нашей соседки – Венеры. Эта планета очень напоминает Землю по размеру и составу, но температура ее поверхности составляет около 460°С – там даже жарче, чем в вашей духовке. Температура Венеры отличается от земной не потому, что Венера немного ближе к Солнцу. Нет, Венера горячее, прежде всего, потому, что в ее атмосфере полно двуокиси углерода – парникового газа, который удерживает солнечное тепло в атмосфере планеты. Венера является наглядным примером экстремального изменения климата: возможности существовать в этих запредельно высоких температурах для жизни, какой мы ее себе представляем, нет. Чтобы Земля стала такой же, как и Венера, в геологии и химии планеты должны произойти большие изменения. Но люди уже сейчас выбрасывают угрожающе много углекислого газа в атмосферу Земли, заставляя наш климат двигаться именно в этом направлении. Накапливание углерода в атмосфере представляет собой просто ужасающую перспективу для планеты. Не хотелось бы стать похожими на Венеру, даже на толику.

Мы знаем, что небольшое охлаждение может привести к массовым вымираниям; судя по всему, это и произошло во время ордовикско-силурийского вымирания. Очень важно, что даже резкие перепады климата, очевидно, во многом способствовали массовым вымираниям пермско-триасового периода и вымиранию К-Pg, а, возможно, еще и некоторым другим.

Промышленные выбросы человечества являются одним из факторов, приводящих к изменению нашей планеты, но он не единственный. Со скоростью, затмевающей масштабы «большой пятерки» древних вымираний, мы губим бесчисленное количество видов, уничтожая места их обитания. Мы заставляем бесчисленные виды мигрировать, менять свое местожительство, изгоняем их из привычных экологических ниш. Повышенное содержание углерода в воздухе задерживает солнечное тепло в атмосфере; углерод также проникает в океан, образуя угольную кислоту (как в безалкогольных напитках), которая только усугубляет надвигающиеся на нас проблемы. Проблема не только в том, что экосистемы меняются; в принципе, условия на Земле меняются на протяжении всего времени, что существует планета. Проблема в скорости, с которой мы провоцируем эти изменения. Это поезд, который со стремительной скоростью несет нас к шестому массовому вымиранию.

Попробуем оценить текущую ситуацию беспристрастно, с точки зрения эволюции. Если мы уничтожим экосистемы, то место тех, кого мы погубим, займут новые организмы. И все же нетрудно догадаться, что, уничтожая экосистемы, от которых мы зависим, мы в первую очередь губим себя. Конечно, люди сообразительны и жизнелюбивы, и потому можно предположить, что случись что – некоторые из нас все же выживут. Только как быть с остальными? Каковы будут человеческие, а с ними и «экономические» потери – сколько наших генов, в том числе ваших, исчезнет навсегда?

Чем раньше мы начнем реагировать на изменения климата, тем лучше. Поверьте мне на слово! Просто взгляните на эоны, эры, периоды и эпохи… Может быть, в далеком будущем какое-нибудь разумное существо, копаясь в древних толщах, будет пытаться выяснить, что же случилось с Homo sapiens во время Великого голоценового вымирания? Земля останется на месте независимо от нас и наших действий. Давайте просто работать сообща, чтобы спасти наш мир – для нас же самих…