Питер Уорд - Новая история происхождения жизни на Земле
В-третьих, многие группы казались очень и очень дальними родственниками, а на деле вышло, что они чрезвычайно близки. Например, палеонтологи всегда считали, что летучие мыши входят в тот же подотряд, что и тупайи, шерстокрылы и приматы. Генетические данные тем не менее сближают летучих мышей с коровами, свиньями, кошками, лошадьми и китами. Киты, в свою очередь, сегодня известны тем, что происходят от животных, близких свиньям, а не тем существам, от которых произошли тюлени.
Своим эволюционным успехом млекопитающие обязаны особым изменениям в анатомии, в том числе отделению челюсти от ушных костей, что позволило черепу более поздних млекопитающих раздвинуться в стороны и назад, то есть обеспечить место для более крупного мозга. Впрочем, самое важное новшество — эволюция зубов: верхние и нижние коренные зубы морганукодонов сцеплялись таким образом, что эти животные могли расчленять пищу на более мелкие части.
Современные млекопитающие делятся на две основные группы: более древние сумчатые, у которых детеныши рождаются совсем крошечными и затем донашиваются в особой сумке, и более поздние потомки древних предков — плацентарные млекопитающие. Новые исследования ДНК позволяют определить, что плацентарные возникли от сумчатых не позднее 175 млн лет назад[218]. Это же подтверждают и ископаемые, особенно находки из Китая[219] — там обнаружены совершенно неизвестные до недавнего времени ископаемые останки первых плацентарных, которые подтверждают сведения генетических исследований. Этому ископаемому существу, названному «эомайя», 125 млн лет, а это значит, что первые плацентарные начали появляться еще в юрском периоде[220].
Самая древняя группа существующих сегодня плацентарных животных включает слонов, трубкозубов, ламантинов и даманов[221]. Когда Африка отделилась от Пангеи, с ней вместе откололись и эти животные и развивались своим путем десятки миллионов лет. Также от Евразии и Северной Америки отделилась Южная Америка и стала родиной ленивцев, броненосцев и муравьедов. На северных континентах появились самые молодые плацентарные из всех, в том числе тюлени, коровы, лошади, киты, ежи, грызуны, обезьяны и… люди.
Если основное разнообразие млекопитающих возникло до мел-палеогенового вымирания, то самое заметное преобразование — увеличение размеров — произошло уже после этого события В течение 270 тысяч лет млекопитающие становились все крупнее и многообразнее, хотя по-настоящему крупные животные среди них появились только 55 млн лет назад. Затем одновременно произошли два события: постепенное повышение среднемировой температуры и широкое распространение лесов по всей планете, даже у полюсов. Этот скачок в развитии растений, возможно, стал дополнительным толчком к распространению разнообразных видов млекопитающих.
Жизнь на суше в палеоцене
Палеоцен — особая эпоха палеогена — существовал только благодаря мел-палеогеновому вымиранию. Причина и следствие того массового вымирания были абсолютно неравноценными, а мир после него стал совсем-совсем другим, и причем на многих уровнях.
После исчезновения динозавров, которые властвовали над миром живой природы очень долгое время, безусловно, должен был возникнуть целый спектр новых экологических отношений. Исчезновение множества сухопутных животных произошло очень быстро, и поэтому появление новых форм напоминало весенний поток — так много новых видов возникло за короткий период времени. Очевидно, что млекопитающие стали самыми удачливыми организмами в игре на выживание на суше. Впрочем, вернулись и птицы и какое-то время соперничали с млекопитающими за наземные ресурсы.
Падение астероида серьезно повлияло на воздействие океана на сухопутные среды обитания. В течение тысяч лет экосистемы испытывали последствия того события, климат был нестабилен, а к этому добавлялось небольшое общее похолодание как на суше, так и в океане. Биосфера, разумеется, также подвергалась значительным изменениям. Например, гибель динозавров привела к тому, что лесов стало больше, и они стали гуще. Современные слоны, в силу своих пищевых привычек, заметно прореживают леса в местах своего обитания, и динозавры, скорее всего, делали то же самое. Но когда динозавров не стало, леса уплотнились и разрослись.
К концу палеоцена, более чем через 7 млн лет после катастрофы и мел-палеогенового вымирания, стабилизировался мировой климат. Планета медленно потеплела. По состоянию изотопов кислорода мы можем заключить, что температура экваториальных вод в верхних слоях достигала 20 °C, а в некоторых местах — и 26 °C, то есть ситуация было очень схожа с современным температурным режимом морей на тех же широтах. Однако в более высоких широтах мир того периода сильно отличался от современного. В Арктике и Антарктике температура верхних слоев океана достигала 10–12 °C, в то время как сегодня она близка к показателю замерзания воды. Таким образом, разница между температурами от экватора к полюсу составляла 10–15 °C, что в два раза меньше современного состояния. Тем не менее, несмотря на разницу температурных режимов, циркуляция воды в океане в то древнее время во многом совпадала с нынешней. Самое главное, насыщенные кислородом массы воды, которые рано или поздно оказывались у дна, формировались в высоких широтах, как это происходит и сегодня.
После мел-палеогенового вымирания потребовалось несколько миллионов лет, чтобы выжившие млекопитающие выросли достаточно большими и смогли оказывать заметное влияние на растительную жизнь. Существует много попыток изобразить маленьких млекопитающих размером с крота, которые глядят из своих убежищ-норок на разлагающиеся трупы динозавров. В течение нескольких месяцев те млекопитающие, которые могли питаться падалью, жили как в раю. Но совсем скоро остались только кости, а затем исчезли и они, что заставило всех млекопитающих включиться в новую, до этого неизвестную в природе пищевую цепь и бороться за выживание. Это случилось до того, когда появилась трава, поэтому травоядные раннего палеоцена питались листьями и плодами, но никак не паслись на лугах. Кажется, тех, кто ел листья, тоже было немного. Строение большинства найденных зубов млекопитающих эпохи палеоцена доказывает, что их диета в основном включала насекомых, плоды и мягкие молодые побеги, но вряд ли жесткие листья. Некоторые организмы поедали корни и клубни. Лишь во второй половине названной эпохи появляется больше обладателей зубов, пригодных для поедания листьев. Тем не менее работу эволюционного мотора, перезапуск которого произошел после мел-палеогенового вымирания, уже было не остановить. Затем, через 9 млн лет после вымирания, биосфера снова столкнулась с серьезной проблемой.
Позднепалеоценовый термический максимум
К началу кайнозоя Земля пережила по меньшей мере девять известных на сегодня массовых вымираний: первое приходится на кислородную катастрофу и периоды «Земли-снежка», вызванные этой катастрофой; второе — более 1 млрд лет назад — произошло в криогении; затем в хронологическом порядке следуют эдиакарское, позднекембрийское, ордовикское, девонское, пермское, триасово-юрское, мел-палеогеновое массовые вымирания. Удивительно, что причины этих событий были самыми различными: внезапное появление кислорода, сильное уменьшение его концентрации, появление хищников, помноженное на недостаток кислорода и выбросы сероводорода, и падение астероида. Однако в конце палеоцена, всего лишь через 9 млн лет после гибели динозавров, возникла новая опасность: увеличение концентрации метана в атмосфере, что вызвало одно из самых значительных резких изменений климата в геологической истории. Это событие получило название «позднепалеоценовый термический максимум».
Впервые данное явление открыли океанографы[222], которые работали совсем над другой проблемой и не собирались изучать температурные аномалии палеоцена. Они пытались собрать новые сведения о мел-палеогеновом вымирании, проделывая для этого скважины в земной коре в глубоководных областях океана в рамках американской Программы глубоководного бурения. Но чтобы достичь ярусов мелового периода, сначала нужно пройти отложения эоцена и палеоцена. Пока сверлили скважину, чтобы добраться до конечной цели, попутно извлекали образцы пород верхних ярусов.
Когда образцы более молодых пород наконец осмотрели и были исследованы изотопы кислорода и углерода в раковинах крошечных одноклеточных протист-фораминифер, выяснилось, что полученные данные о температурах, а также об изотопах углерода-12 и углерода-13 как будто бы ошибочны, поскольку породы, извлеченные из нижних слоев, показывали более высокую палеотемпературу, чем в верхних слоях. Во времена палеоцена, как и сегодня, даже в холодной Арктике вода была на глубине холоднее, чем у поверхности. Однако цифры говорили совершенно противоположное: теплые глубинные воды и холодные верхние. За относительно короткий промежуток времени глубоководные области океана стали аномально теплыми.
