Глава семнадцатая
Влияние климата на эволюцию
Давайте вспомним немного о климате из школьного курса географии.
Шарообразная форма Земли определяет климатическое разнообразие на планете. Участки, находящиеся в разных широтах, получают разное количество солнечного света и тепла. На экваторе всегда жарко, а у полюсов всегда холодно.
Земная ось наклонена к плоскости земной орбиты примерно на 66,5°. Наклон оси вращения Земли является основной причиной сезонных климатических изменений – смены времен года во время вращения нашей планеты вокруг Солнца. Если бы наклона оси не было, то продолжительность дня и ночи в любом месте Земли всегда была бы одинаковой и климат был одним и тем же в течение всего года. Холодным или теплым – в зависимости от широты, но одинаковым. Однако из-за наклона Северное и Южное полушария в течение года получают разные количества солнечного света и тепла, поскольку лучи Солнца в разные периоды падают на них под разным углом. Если угол падения солнечных лучей близок к прямому, поверхность Земли нагревается хорошо, если лучи падают косо, под острым углом, то нагрев земной поверхности происходит слабее.
С конца марта по конец сентября больше света и тепла получает Северное полушарие, а с конца сентября по конец марта – Южное.
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и движение Земли вокруг Солнца приводят к неравномерному освещению земной поверхности. По условиям освещенности Земля делится на пять поясов освещенности или поясов освещения, различающихся по высоте стояния полуденного Солнца над горизонтом, продолжительности дня и, соответственно, по тепловым (климатическим) условиям.
Один жаркий – экваториальный, или тропический, пояс.
Два умеренных.
Два холодных полярных.
Границами между поясами освещенности служат тропики – параллели, расположенные на широте 23°30 к югу и северу от экватора, и полярные круги, расположенные на широте 66°30. Тропики отличаются от находящихся между ними параллелей тем, что на них солнце оказывается в зените только 1 раз в год – в день июньского или декабрьского солнцестояния. В более высоких широтах солнце в зените никогда не оказывается.
Пояса освещенности
На полярных кругах один раз в год, также в день июньского или декабрьского солнцестояния бывает полярный день или полярная ночь.
Экваториальный, или тропический, пояс освещенности отличается самым теплым климатом, потому что солнечные лучи падают здесь на землю перпендикулярно. Смены времен года на экваторе не происходит совсем, а при удалении от экватора она проходит без резких различий. Продолжительность дня и ночи в тропическом поясе практически одинакова в течение всего года.
В умеренных поясах солнечные лучи падают на земную поверхность с наклоном (чем дальше от экватора, тем наклон больше) и вследствие этого слабее нагревают поверхность. В результате меньше нагревается и воздух, получающий тепло от земной поверхности. Поэтому в умеренных поясах холоднее, чем в жарком, и смена времен года четко выражена. Чем ближе к полярному кругу, тем холоднее и длительнее зима. Солнце здесь никогда не оказывается в зените.
Холодные полярные пояса лежат выше полярных кругов. Лучи солнца там падают на поверхность Земли под большим углом, весьма слабо согревая ее. Вдобавок зимой Солнце по нескольку месяцев не появляется над горизонтом во время полярных ночей. Зимы в полярных поясах длительные и холодные, а лето короткое и не жаркое, несмотря на то, что во время полярных дней солнце вообще не заходит за горизонт. Продолжительность полярных дней и ночей увеличивается по мере продвижения от полярных кругов к полюсам. На Северном и Южном полюсе день и ночь длятся по шесть месяцев в году. Угол падения солнечных лучей для нагревания земной поверхности важнее продолжительности светового дня. Поэтому даже во время шестимесячного полярного дня температура на Северном и Южном полюсах остается невысокой. Летом температура на Северном полюсе в среднем составляет около 0°C, а на Южном около – 12°C.
Также на количество солнечной радиации влияет прозрачность атмосферы. Чем больше в году ясных дней, тем больше прямой солнечной радиации получает земная поверхность и тем сильнее она будет нагреваться.
Самыми жаркими территориями на нашей планете являются области тропических пустынь, расположенных выше экватора (например – пустыня Сахара). На первый взгляд это может показаться удивительным. На экваторе должно быть жарче всего, ведь там солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом. Но дело не только в угле падения солнечных лучей, но и в прозрачности атмосферы. В тропических пустынях климат континентальный, конвекции, то есть – облаков, практически нет и практически вся получаемая там солнечная радиация является прямой. Вдобавок поверхность пустынь очень слабо отражает солнечные лучи, то есть – почти вся солнечная радиация, дошедшая до земной поверхности, поглощается ею и нагревает ее. На экваторе же из-за влажного климата высокая облачность, а кроме того, растительный покров экваториальной зоны отражает до 20 % солнечных лучей.
Степень увлажнения почвы напрямую связана с величиной растущих на ней растений. Там, где увлажнение недостаточное, могут расти травы, но не деревья.
На этом с вспоминанием можно закончить. Теперь ответьте, пожалуйста, вот на такой вопрос – что такое климат? Классическое определение, гласящее, что климатом называются метеорологические условия, свойственные данной местности, можно оставить в стороне. Вопрос на сообразительность. И чтобы ответить на него правильно, нужно мысленно поставить себя на место первобытного человека, который не имеет понятия о климате и географии, но который постоянно нуждается в…
В еде!
Климат – это еда!
Пищевые ресурсы среды зависят от климата. В благословенном экваториальном климате еды ну просто завались, хоть растительной, хоть животной, а в Антарктиде ее – минимум миниморум, что в переводе с латыни означает «наименьшее количество». Вас никогда не удивляло то, что пингвинов для кино и телевидения всегда снимают возле берега? Думаете, что это из-за красот прибрежных пейзажей? Отнюдь! Дело в том, что вся жизнь в Антарктиде сосредоточена у берегов, где из воды можно добыть хоть какое-то пропитание.
Пищевые ресурсы среды зависят от количества солнечной энергии и степени увлажнения почвы. На протяжении истории существования нашей планеты климат на ней изменялся много раз, в том числе и во время существования человека, но главное всегда оставалось главным – на экваторе и около него жить всегда было лучше всего, потому что еды здесь было вдосталь. А по мере удаления от экватора еды становилось меньше. Да, когда-то давно и на территории Антарктиды обитали древние ящеры, что свидетельствует о благоприятном для них, холоднокровных, климате, но как бы то ни было, лучше всего было жить в экваториальных широтах.
Экваториальный пояс, расположенный примерно между 20-ми параллелями, является поясом максимального количества атмосферных осадков. В наше время здесь их выпадает около 3000 мм/год, что составляет примерно половину от количества всех осадков на планете. И солнечные лучи падают здесь на землю практически перпендикулярно. Поэтому биогеоценозы экваториальных широт характеризуются наивысшим содержанием биомассы и максимальным разнообразием видов. Здесь практически невозможно найти несколько одинаковых деревьев, растущих рядом.
Рай? Однозначно – рай! Но не всем, к сожалению, хватало места в этом раю. Тем, кого изгоняли более наглые сильные соплеменники, приходилось уходить туда, где климат был похуже, а еды поменьше.
Стоп! Давайте задумаемся о том, как могла Экваториальная Африка оказаться перенаселенной в те давние времена, когда людей на планете жило меньше, чем сейчас? А как могла оказаться перенаселенной вся Африка? А вся Евразия в придачу? Да так, чтобы часть Эректусов отправилась бы заселять Америку и прошли ее всю, с севера на юг… Ну сколько их там было, этих древних людей? Миллион? Два? Или мы никогда об этом не узнаем?
Статистических данных о численности первобытного человечества, разумеется, не существует, но можно призвать на помощь логику и те знания, которыми мы обладаем.
Численность каждого из существующих в наше время видов человекообразных обезьян не превышает нескольких тысяч особей. Из этой цифры и следует исходить при определении числа особей в первых человеческих популяциях, то есть – в популяциях австралопитеков. Примерное число особей, происходящих из пяти основных известных стоянок австралопитеков в Южной Африке, составляет примерно 140 особей. С учетом того, что нам удалось найти лишь «каплю от моря», то есть – единичные стоянки, 140 можно смело умножить на 100. Таким образом, можно предположить, что человечество началось примерно с 14 000 особей. А лучше сказать так – от 10 000 до 20 000 особей.
Численность человечества в эпоху ашельской культуры, к моменту начала миграции Эректусов, по мнению большинства ученых, составляла 125 000 человек. Все они жили на территории Африки. Соответственно, плотность населения – 1 человек на 24 км2.
1 человек на 24 км2?
И такую плотность мы называем перенаселением? Особенно с учетом того, что в те времена пустыня Сахара, площадь которой составляет примерно 8 600 000 км2, была не «голодной» пустыней, а пригодной для жизни саванной.
Нет, поверить в версию с перенаселением невозможно! Сама собой приходит на ум другая, более логичная гипотеза – Человека прямоходящего побудила к миграции жажда странствий, стремление к познанию мира, к открытию и освоению новых территорий. Видимо, в свое время антропологи сделали ошибку, когда оценивали интеллект Эректуса. Сочли его менее умным, чем было на самом деле, и в результате завели науку в тупик…
Гипотеза, конечно же, хорошая. Красивая, романтичная. Жажда странствий – это просто замечательно. Только вот с реальностью она ничего общего не имеет, поскольку антропологи оценивали интеллект Человека прямоходящего по той «визитной карточке», которая от него осталась, – по каменным орудиям его собственноручного изготовления. Так что никакой ошибки здесь не было и быть не могло. Орудия труда изготавливаются сообразно интеллекту. Перенаселение и только перенаселение гнало Эректусов в новые неведомые места. Вплоть до Заполярья. Да, представьте себе, в заполярных районах тоже обнаружены палеолитические стоянки. В эпоху палеолита климат нашей планеты существенно отличался от современного, но Заполярье есть Заполярье и с Экваториальной Африкой его не сравнить.
Дело в том, что в расселении человека с самого начала его существования наблюдалась неравномерность. Ареал древнейшего человечества был не сплошным, а «кружевным».
Древнейшие люди, в том числе и Эректусы, во время своей Великой Миграции, не заселяли горные районы. Высокогорье было освоено человеком лишь в мустьерскую эпоху, то есть не раньше, чем 300 000 лет назад. Это легко определить по археологическим находкам.
В густых экваториальных и тропических лесах человеку были доступны не все участки, а только те, где можно было пройти без дополнительных усилий. Мачете, железных топоров и прочих инструментов для прокладывания пути в непроходимых зарослях у наших предков тоже не было.
Вода! Не забывайте о воде! Водопровода тогда не было, колодцев тоже, поэтому обитать приходилось близ воды.
Конкуренция и хищники! Это в наше время человек может прийти практически куда ему угодно и быстро разобраться с теми, кто мешает ему жить. А в те далекие времена все было иначе. Нужно было селиться подальше от логовищ и троп крупных хищников, да и мелких, которые собираются в стаи, тоже следовало избегать. Наличие на территории сильного конкурента из животного мира (например – крупной общины шимпанзе) тоже могло сильно осложнить жизнь. Опять же территория прокорма должна быть довольно большой, ведь даже там, где деревья и кусты богаты плодами, этих плодов может на всех не хватать – ведь не только человек ими питается. Не надо забывать и о том, что время от времени, после того, как все ресурсы выбраны (собрано все, что можно съесть) приходится переходить с одного места на другое.
Да и встреч с соплеменниками лучше было избегать. Это сейчас модно наводить мосты и устанавливать контакты, особенно в барах. А тогда в 10 случаях из 10 встреча с соседями из другой общины заканчивалась дракой. Не на жизнь, а на смерть. С последующим поеданием побежденных. А что такого? Не пропадать же добру, то есть – еде.
Если сложить все факторы, то можно понять, почему Африка оказалась перенаселенной людьми, когда их там было «всего-навсего» 125 000.
Но давайте вернемся к климату, теме этой главы.
Бесспорно, что климат, как один из важнейших факторов окружающей среды, оказывал и продолжает оказывать на человека огромное воздействие. Ранее этому воздействию приписывали само появление человека, точнее не человека, а бипедализма, который, как мы уже знаем, внес значительный вклад в дело превращения обезьяны в человека. Считалось, что наши далекие-предалекие предки начали ходить на двух ногах вынужденно. Из-за того, что климат стал засушливым, леса начали превращаться в саванны. Выше уже было сказано о том, что для роста деревьев нужна определенная степень увлажнения почвы. Если увлажнение уменьшается ниже определенного предела, то деревья уступают место кустарникам и травам.
Леса, в которых так удобно было передвигаться на четырех конечностях хоть по земле, хоть по веткам, превратились в саванны, где приходилось часто вставать на задние конечности, чтобы оглядеться по сторонам… Ну и так далее, мы с вами об этом уже говорили. Если бы не было смены климата, то наши предки так бы и остались обезьянами…
На самом же деле все было не так. По останкам древнейших гоминид – сахелантропа, ардипитека и оррорина, живших в период от 7 000 000 до 4 500 000 лет назад, можно сделать вывод о том, что они умели передвигаться «на своих двоих», пускай и не постоянно, но умели. А ведь они жили не в саванне, а в лесах. Так что «мотивы» у перехода к прямохождению были иными и климат тут ни при чем. Наступление засушливого климата, имевшее место в период от 3 000 000 до 2 500 000 лет назад, наши предки встретили стоя на двух конечностях.
«А что, если время наступления засушливого климата было определено неверно? – спросят сейчас некоторые читатели. – Вдруг он наступил при жизни сахелантропов или ардипитеков?»
Да, разумеется, подобные ошибки возможны, особенно когда речь идет о делах давно минувших дней, не нашедших отражения в преданьях старины глубокой. Но ученые определяют время смены климата на планете не при помощи отвлеченных умозаключений, а опираясь на факты.
Одной из причин изменения климата на Земле в целом и в Африке в частности, является изменение наклона земной оси, которое по-научному называется «прецессией». Она возникает в связи с тем, что наша планета сплюснута у полюсов и ось ее суточного вращения не перпендикулярна к плоскости эклиптики, то есть – к плоскости земной орбиты.
Расположение оси вращения Земли к плоскости эклиптики
Гравитационные поля Солнца и Луны, находящихся в плоскости эклиптики, воздействуют на нашу планету, словно бы стремясь повернуть ось ее вращения так, чтобы она приняла перпендикулярное эклиптике положение. Это воздействие заставляет земную ось описывать конус с углом около 47° при вершине, совпадающей с центром Земли, за каждые 26 000 лет.
Прецессия
Наклон оси влияет на интенсивность муссонов. Так называются ветры, дважды в год меняющие направление на противоположное. Муссоны возникают вследствие разницы в давлении воздуха над сушей и океаном. Зимой, когда воздух над сушей холоднее, чем над океаном, то есть – атмосферное давление над материком выше, муссоны дуют с материка на океан. В теплое время года, когда воздух над сушей нагревается сильнее, чем над океаном, муссоны дуют с океана на материк. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси муссоны в Северном полушарии отклоняются вправо от своего первоначального направления, а в Южном – влево. Муссоны, дующие с океана на материк, приносят влажный воздух, в результате чего над сушей выпадает большое количество атмосферных осадков.
Проще говоря, количество годовых осадков, выпадающих в Африке, определяется муссонами, которые «регулируются» углом наклона земной оси. Знание астрономии, помноженное на знание географии, позволяет высчитать время смены климатов. Это раз.
Изучение отложений сапропеля на дне озер и пресноводного участка Средиземного моря, прилегающего к дельте Нила, также позволяет определять время смены одного климата другим. Слои сапропеля, образовавшиеся в засушливые годы, гораздо тоньше слоев, образовавшихся в годы интенсивного увлажнения почвы.
Резкая смена видового состава травоядных животных, главным образом – жвачных парнокопытных из семейства полорогие (буйволы, бизоны, антилопы, газели, быки, бараны и козлы) также свидетельствует о резком изменении климата. Появилось много новых видов с более крупными коренными зубами? Значит, животным пришлось приспосабливаться к пережевыванию жесткой растительности саванн.
Ну а радиоуглеродный анализ позволяет читать прошлое будто раскрытую книгу. В саванной растительности изотопа углерода 13C содержится больше, чем в лесной. В причину такого «неравноправия» углубляться нет необходимости. Важно понимать, что увеличение содержания изотопа 13C в ископаемых растительных остатках подтверждает распространение саванн вследствие сухости климата. Ну а возраст ископаемых растений позволяет определить другой изотоп углерода – 14C.
Так что, изменение климата не было решающим (…ведущим, …определяющим, …основополагающим – вставьте любое слово, которое вам нравится) фактором, приведшим к превращению обезьяны в человека. Кстати говоря, на наших «кузенов» шимпанзе и на близких нам горилл климатический сдвиг в сторону засухи действовал точно так же, как и на наших предков. Однако же ни шимпанзе, ни гориллы не перешли к бипедализму, не стали осваивать саванны, а предпочли остаться жить в лесах в меньшем количестве. Предпочли смерть бипедализму! Это звучит просто жутко и жутко пафосно, но на самом деле так оно и было. Сокращение площади лесов привело к сокращению всех обезьяньих популяций, и только Человек бесстрашно пошел осваивать саванну.
И освоил! Да так освоил, что значительная часть саванны превратилась в пустыню. Это не шутка – считается, что переход древних племен, проживавших на территории современной Сахары, к пастушескому типу животноводства (это произошло около 8000 лет назад) вызвал масштабное уменьшение растительного покрова. А ведь растения не только дают прохладу и удерживают почву своими корнями. Они еще и поглощают солнечный свет, причем довольно интенсивно. Если же свет не поглощается, то он отражается. Увеличение количества солнечного света, отражающегося от поверхности земли, стимулировало процесс опустынивания, так как уменьшало количество выпадающих осадков. Причиной выпадения атмосферных осадков является охлаждение воздуха до так называемой точки росы – температуры, при которой ненасыщенный воздух переходит к насыщению, то есть не может больше принимать водяных паров. Воздух охлаждается при подъеме вверх или вследствие контакта с более холодными массами воздуха. Если отражающегося от поверхности земли отражается много солнечного света (много тепла), то воздух над этим участком будет теплым и редко-редко будет охлаждаться до точки росы.
«Да какое значение имеют факторы, сделавшие из обезьяны человека? – могут удивиться некоторые читатели. – Стоит ли вообще огород городить – исследовать сапропель, изучать останки травоядных, проводить радиоуглеродный анализ? Важна ведь не причина, а результат!»
Такая точка зрения в корне неверна и абсолютно антинаучна. Нельзя отделять причину от следствия, нельзя пренебрегать причинами, поскольку изучение механизма любого процесса (в том числе и процесса эволюции человека) начинается с определения причин. Если причины определены неправильно, то и процесс толком изучить не удастся.
ПОСТСКРИПТУМ
Вымирание парантропов, последней группы австралопитеков, тоже пытались объяснить засушливым климатом. Но, скорее всего, определяющим фактором была конкуренция с другими видами. Например – с Эректусом. Или с какими-то животными, причем не обязательно с обезьянами. Есть мнение, что конкурентами парантропов могли стать интенсивно расплодившиеся грызуны. Не надо удивляться – более мелкие, более проворные и гораздо более многочисленные грызуны запросто могли оставить парантропов без пропитания. Или же парантропов могли съесть не Прямоходящие братья, а крупные хищники, для которых превращение лесов в саванны тоже создало много проблем. В лесу охотиться удобно – спрыгнул с дерева на жертву да загрыз. А в саванне эту жертву сперва догнать надо…
