Пермское вымирание стало одной из крупнейших катастроф, случившихся за долгую историю Земли. Биосфера планеты потеряла почти всех морских животных и более 70% наземных представителей. Удалось ли ученым понять причины вымирания и оценить его последствия? Какие выдвинуты теории и можно ли им верить?

Пермский период

Чтобы примерно представить последовательность настолько далеких событий, необходимо обратиться к геохронологической шкале. Всего палеозой насчитывает 6 периодов. Пермь - период на границе палеозоя и мезозоя. Его длительность по 47 млн лет (от 298 до 251 млн лет тому). Обе эры, и палеозой, и мезозой, являются частью фанерозойского эона.

Каждый период палеозойской эры по-своему интересен и богат на события. В пермский период произошел эволюционный толчок, развивший новые формы жизни, и пермское вымирание видов, уничтожившее большую часть животных Земли.

С чем связано название периода

«Пермь» - удивительно знакомое название, вам не кажется? Да, вы не ошиблись, оно имеет русские корни. Дело в том, что в 1841 году была обнаружена тектоническая структура, соответствующая этому периоду палеозойской эры. Находка располагалась недалеко от города Пермь. А вся тектоническая структура сегодня носит название Предуральского краевого прогиба.

Концепция массовых вымираний

Концепция массовых вымираний введена в научный оборот учеными Чикагского университета. Работу провели Д. Сепкоски и Д. Рауп. По статистическому анализу было выделено 5 массовых вымираний и почти 20 катастроф меньшего масштаба. Бралась к рассмотрению информация за последние 540 млн лет, так как за более ранние периоды данных недостаточно.

К крупнейшим вымираниям отнесены:

• ордовикско-силурийское;
• девонское;
• пермское вымирание видов (причины которого мы рассматриваем);
• триасовое;
• мел-палеогеновое.

Все эти события происходили в палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры. Их периодичность от 26 до 30 млн лет, но установленную периодичность многие ученые не принимают.

Величайшая экологическая катастрофа

Пермское вымирание - самая массовая катастрофа в истории нашей планеты. Морская фауна вымерла почти полностью, наземных видов сохранилось всего 17% от общего количества. Вымерло более 80% видов насекомых, чего не случалось во времена других массовых вымираний. Все эти потери случились примерно за 60 тыс. лет, хотя некоторые ученые предполагают, что период массового мора продолжался около 100 тыс. лет. Глобальные потери, которые принесло большое пермское вымирание, провели итоговую черту - переступив ее, биосфера Земли начала эволюцию.

Восстановление фауны после величайшей экологической катастрофы продолжалось очень долго. Можно сказать, что намного дольше, чем после других массовых вымираний. Ученые пытаются воссоздать модели, по которым мог протекать массовый мор, но пока не могут сойтись даже в количестве толчков внутри самого процесса. Некоторые ученые считают, что Великое пермское вымирание 250 млн лет назад имело 3 пиковых толчка, другие научные школы склоняются к тому, что их было 8.

Одна из новых теорий

По предположениям ученых, пермскому вымиранию предшествовала еще одна массовая катастрофа. Она случилась за 8 млн лет до основного события и значительно подорвала экосистему Земли. Животный мир стал уязвим, поэтому второе вымирание в рамках одного периода оказалось величайшей трагедией. Если удастся доказать, что в пермский период произошло два вымирания, то под сомнением окажется концепция о периодичности массовых катастроф. Справедливости ради уточним, что эту концепцию оспаривают с многих позиций, даже без учета возможного дополнительного вымирания. Но данная точка зрения пока удерживает научные позиции.

Возможные причины пермской катастрофы

Пермское вымирание до сих пор вызывает множество споров. Острая полемика разворачивается вокруг причин экологического катаклизма. Как равнозначные рассматриваются все возможные основания, в том числе:

• внешние и внутренние катастрофические события;
• постепенные изменения в окружающей среде.

Попытаемся рассмотреть некоторые составляющие обеих позиций подробнее, чтобы понять, насколько велика вероятность их влияния на Пермское вымирание. Фото подтверждающих или опровергающих находок предоставляют ученые многих университетов по мере изучения вопроса.

Катастрофа как причина пермского вымирания

Внешние и внутренние катастрофические события принято рассматривать как самые вероятные причины Великого вымирания:

1. В этот период произошло значительное усиление деятельности вулканов на территории современной Сибири, что привело к большому излиянию траппов. Это означает, что произошло огромное извержение базальта за короткое в геологическом понятии время. Базальт слабо подвержен эрозии, а окружающие осадочные породы легко разрушаются. Как доказательство траппового магматизма ученые приводят в пример огромные территории в виде плоских ступенчатых равнин на базальтовом основании. Крупнейшей трапповой местностью является Сибирский трапп, образовавшийся в конце пермского периода. Его площадь более 2 млн. км². Ученые Нанкинского института геологии (Китай) провели изучение изотопного состава горных пород Сибирских траппов и установили, что пермское вымирание происходило именно в период их образования. Оно заняло не больше 100 тыс. лет (до этого считалось, что оно заняло более длительный промежуток времени - около 1 млн лет). Деятельность вулканов могла спровоцировать парниковый эффект, вулканическую зиму и другие процессы, губительные для биосферы.
2. Причинами биосферной катастрофы могло стать падение одного или нескольких метеоритов, с крупным астероидом. В качестве доказательства приводится кратер площадью более 500 км (Земля Уилкса, Антарктида). Также свидетельства ударных событий найдены в Австралии (структура Бедоут, Северо-восток континента). Многие полученные образцы позднее были опровергнуты в процессе более глубокого изучения.
3. Одной из возможных причин считают резкий выброс метана со дна морей, что могло привести к тотальной гибели морских видов животных.
4. К катастрофе могло привести получение одним из доменов живых одноклеточных организмов (археи) способности перерабатывать органику, выделяя большие объемы метана.

Постепенные изменения в окружающей среде

1. Постепенные изменения состава морской воды и атмосферы, в результате чего возникла аноксия (недостаток кислорода).
2. Повышение сухости климата Земли - животный мир не смог приспособиться к изменениям.
3. Следствием изменения климата стали нарушения океанических течений и уменьшение уровня моря.

Скорее всего, повлиял целый комплекс причин, поскольку катастрофа носила массовый характер, и произошла за короткий период.

Последствия Великого вымирания

Великое пермское вымирание, причины которого пытается установить ученый мир, имело серьезные последствия. Полностью исчезли целые отряды и классы. Вымерла большая часть парарептилий (остались только предки современных черепах). Исчезло огромное количество видов членистоногих и рыб. Изменился состав микроорганизмов. Фактически планета опустела, оказавшись во власти грибков, питающихся падалью.

После пермского вымирания выжили виды, максимально приспособленные к перегреву, низкому уровню кислорода, недостатку пищи и избыточному содержанию серы.

Массовый биосферный катаклизм открыл дорогу новым видам животных. Триас, первый явил миру архозавров (прародителей динозавров, крокодилов и птиц). После Великого вымирания на Земле появились первые виды млекопитающих. На восстановление биосферы ушло от 5 до 30 миллионов лет.

Когда появились приматы, а когда − питекантропы? Что общего у героев Толкина и флоресийского человека? Сколько в нас неандертальца, а сколько − денисовца? Кто мы, когда и откуда взялись?

Последние данные говорят, что ближайшими родственниками приматов являются вовсе не тупайи, а шерстокрылы (кагуаны). Этих древесных млекопитающих можно встретить сегодня в Юго-Восточной Азии.

Кагуан

35 млн лет назад появились ископаемые обезьяны − так называемые парапитеки.

25 млн лет назад − ответвление первых человекообразных обезьян. Они уже были достаточно крупными, не имели хвоста, и были интеллектуальнее своих предков.

12-9 млн лет назад из них выделились дриопитеки − предки горилл, шимпанзе и нас с Вами.

7 млн лет назад появилось прямохождение. Наши предки отделились от линии шимпанзе. Примерно через 3 млн лет появятся австралопитеки. Но и они все еще мало чем будут отличаться от обезьян.

2,5 млн лет назад (или чуть больше) − «рубикон» в эволюции человека. Появляются каменные орудия труда, усиливается и усложняется функция руки. Намечается тенденция к увеличению мозга. Появляется человек умелый (Homo habilis).

Реконструкция Homo habilis

2 млн лет назад на эволюционную «сцену» выходят питекантропы. Появляется человек работающий (Homo ergaster). Его мозг, как и он сам стали еще крупнее, похоже, что в его меню теперь входит и мясо. Появляются эректусы и другие виды «пралюдей». Все они будут скрещиваться и с нашими далекими предками, но, в конце концов, вымрут. Первый исход из Африки.

От 400 до 250 тыс лет назад в роде Homo появляется около дюжины видов. Большая часть из них вымрет, но некоторые успеют «завести детей» с нашими прямыми предками − сапиенсами.

200 тыс лет назад в Африке складывается Homo sapience (кроманьонцы). Надо сказать, что еще задолго до этого на Земле появляется и другой почти человеческий вид − неандертальцы. Они проживают в Европе и являются предками Homo ergaster, которые вышли из Африки еще 2 млн лет назад.

80 тыс лет назад выделяется малочисленная группа «почти» людей. В биологическом смысле они практически уже не отличаются от нас. Условная численность группы − порядка 5 тыс особей. В это же время состоялся еще один исход из Африки. Хотя на самом деле, таких исходов, конечно же, было много. Пралюди мигрировали из «черного континента» и обратно.

40 тыс лет назад появляются современные люди.

Неандертальцы

Как мы уже знаем, неандертальцы заселили Европу гораздо раньше наших прямых предков − кроманьонцев. Но выйдя из Африки 80 тыс лет назад, «понаехавшие» сапиенсы постепенно вытеснили «коренных» неандертальцев, которые сначала ушли высоко в горы, а потом и вовсе вымерли. Хотя на этот счет существуют разные точки зрения. Дело в том, что до сих пор неясно, имело ли место вытеснение как таковое, или нет. Маловероятно, чтобы нашим довольно «стройным» предкам пришло в голову воевать со здоровяками-неандертальцами. К тому же, сапиенсы были охотниками-собирателями, с численностью группы, к примеру, около 20 человек. И любая война была бы для них фатальна. Ученые полагают, что скорее всего вытеснение произошло за счет более успешной адаптированности и интеллектуальных способностей сапиенсов, они лучше охотились и, соответственно, ели больше мясной пищи.

Реконструкция неандертальского мужчины и женщины, Неандертальский музей, Меттман, Германия

Но дело даже не в этом. Археологами найдены скелеты с промежуточными признаками неандертальцев и кроманьонцев (сапиенсов). Скорее всего, смешивание между ними было и даже довольно активное. За последние годы был почти полностью расшифрован и ген неандертальцев. Выяснилось, что «неандертальская» примесь у сапиенсов присутствует − она составляет от 1 до 4% (в среднем − 2,5%). Если вы думаете, что это мало − ученые советуют посчитать сколько процентов индейских генов у современного населения США. И сами же отвечают: индейской примеси окажется меньше, чем неандертальской. Так что, кто вымер − неандертальцы или индейцы − еще большой вопрос. И это несмотря на то, что чистокровные индейцы живут и здравствуют до сих пор.

Неандертальцев просто всегда было мало в принципе. Многочисленным их вид не был никогда. Кроме прочего, их, вероятно, вообще преследовали неудачи − например, природные катаклизмы.

Неандертальцы были крупнее кроманьонцев. У них был более покатый лоб, огромные лицо и зубы. Их отличал, кстати, и очень большой, но приплюснутый мозг. Но в биологическом смысле принципиально они не отличались. Конечно, это были большие различия, чем между современными расами, но в целом это было различие в пределах или почти в пределах одного вида.

Из-за того, что у неандертальцев была речевая кость, язык и другие органы речи, ученые полагают, что неандертальцы, скорее всего, переговаривались между собой. Хотя делали это и не так, как кроманьонцы, поскольку у них были огромные, неповоротливые челюсти. У неандертальцев была высокая культура (естественно, если не сравнивать ее с нашей), они делали сложные орудия труда, основные из которых: скребло (для зачистки шкур), остроконечник (для охоты), рубило (осталось еще с питекантроповских времен). От орудий кроманьонцев их отличала однообразность. Сапиенсов отличала большая фантазия и живость ума. Жили неандертальцы максимум 45-50 лет. Средняя продолжительность жизни у них была − 30-35 лет (впрочем, это мало чем отличается от продолжительности жизни обычных людей в средние века, и даже в начале прошлого века).

Реконструкция кроманьонки

Эволюция человека − это не прямая линия, она напоминает, скорее, ветвистое дерево. Дело в том, что когда приматы всякий раз выходили из Африки − они оказывались в территориальной изоляции. Например, попадали на остров, или занимали какую-то определенную территорию. Две ветви эволюционного дерева мы уже рассмотрели − неандертальцев и нас − сапиенсов. Ученым известно и еще два основных вида.

Флорентийский человек

Его еще называют − хоббит. В 2004 году археологи нашли скелеты на острове Флорес, что в Юго-Восточной Индонезии. Одним из них был скелет женщины 1 м ростом и с мозгами, как у шимпанзе − около 400 гр. Так был открыт новый вид − флорентийский человек.

Скульптурный портрет Фло

Их мозг весил очень мало, и все-таки они умудрялись делать не самые простые каменные орудия. Охотились они на «карликовых слонов» − стегадонов. Их предки появились на Флоресе (который на тот момент, вероятно, был соединен с континентом) еще 800 тыс лет назад. А последний флоресткий человек исчез 12 тыс лет назад. Появившись на острове, эти питекантропы эволюционировали до состояния карликовости. В условиях тропиков ДНК практически не сохраняется, поэтому выделить ген флорентийского человека пока не представляется возможным. А это значит, что и сказать, есть ли в нас хоть капля «флорентийской крови», невозможно.

Даже прагматичные антропологи любят рассуждать о том, что придания о гномах − есть ничто иное, как древнейшие «воспоминания» о встречах с питекантропами всех мастей. В Европе − с неандертальцами (коренастыми, с крупной головой на короткой шее), в Австралии и Микронезии - с карликовыми флорентийскими людьми.

Денисовский человек

Денисовский человек господствовал в Азии. Поселения этого вида нашли на Алтае. Это третий большой вид (если не считать флоресткого человека, который жил только на одном острове) Homo. Из останков был выделен ДНК. Результаты показали, что она отличается и от нашей, и от ДНК неандертальцев.

Раскопки в Денисовой пещере, Алтай

Впрочем, процент ген денисовского человека у нас все же есть, но он совсем крошечный, поэтому назвать их нашими предками нельзя.

О внешности денисовского человека судить сложно − найдено совсем немного фрагментарных останков. Однако, есть останки (ДНК которых пока не выделено) которые свидетельствуют, что у денисовца были очень специфичные, отличные от сапиенсов черты: например, у него был очень покатый лоб и слишком большие надбровия.

После исхода из Африки непосредственно Homo sapience, на Земле одновременно проживало минимум 4 вида основных: сапиенсы − в Африке, неандертальцы − в Европе и Западной Азии, денисовцы − начиная с Алтая и дальше на восток, и флоресийцы − только на острове Флорес.

На островах Микронезии были найдены кости близких предков флоресийцев, которые жили там всего 2 тыс лет назад − во времена Христа. На острове Ява, а также в Азии обнаружены и другие линии развития питекантропов. Все они − тупиковые, малочисленные и не являются нашими предками.

Причиной массового вымирания живых существ 250 млн лет назад стало похолодание климата. К такому выводу пришли специалисты из Женевского и Цюрихского университетов на основе исследования древних морских отложений, проводившегося в бассейне реки Наньпаньзян в южном Китае.

Речь идет о так называемом «великом вымирании» на границе пермского и триасового геологических периодов - самом крупном в истории нашей планеты. Считается, что тогда исчезли более 95% всех морских видов и более 70% наземных видов позвоночных. Этот феномен пока не нашел однозначного объяснения в науке. Вместе с тем, как отмечается в сообщении, размещенном на сайте Женевского университета, выводы группы исследователей под руководством Урса Шальтеггера и Хуго Бухера «полностью ставят под вопрос научные теории, касающиеся этого феномена, основанные на увеличении СО2 в атмосфере, и прокладывают путь к новому видению истории климата Земли».

Работая над определением геологического возраста минералов, содержащихся в вулканическом пепле, с целью установления хронологии изменения климата, ученые заинтересовались процессами, происходившими 250 млн лет назад. Они обнаружили «пробел» в отложениях, соответствующий понижению уровня моря. «Единственное объяснение состоит в том, что воду сковал лед, и ледникового периода длиной в 80 тысяч лет было достаточно для гибели значительной части морских обитателей», - констатирует Женевский университет.

Специалисты объясняют снижение температуры на Земле в этот период проникновением в стратосферу большого количества двуоокиси серы, что привело к уменьшению солнечного тепла, достигающего поверхности планеты. «Таким образом, у нас есть доказательство, что виды исчезли во время ледникового периода, вызванного первой вулканической активностью в Сибирских траппах», - пояснил Урс Шальтеггер. За этим периодом последовало формирование известняка под воздействием бактерий, что означало возвращение к более умеренным температурам.

Что же касается периода интенсивного потепления климата, которое прежде считали причиной массового исчезновения морских видов, то оно, как установили швейцарские ученые, наступило только через 500 тысяч лет после «великого вымирания». «Это исследование показывает, что потепление климата - не единственное объяснение глобальных экологических катастроф в прошлом на Земле: очень важно продолжать изучать морские осадочные породы, чтобы лучше понять систему климата планеты», - отмечает Женевский университет.

В ходе изучения осадочных пород в бассейне реки Наньпаньзян швейцарские специалисты использовали уран-свинцовый метод датирования. Таким образом, о возрасте древних отложений можно было судить с погрешностью до 35 тысяч лет, что «само по себе довольно точно для периода в 250 млн лет», констатировал Урс Шальтеггер.

Палеонтологи из США и Австралии на основе статистического анализа 1176 палеонтологических коллекций пришли к выводу, что массовое вымирание на рубеже палеозойской и мезозойской эр привело к радикальному изменению структуры морских сообществ. До этого события в морях преобладали сообщества с простой структурой, слабыми экологическими связями между видами, низким видовым разнообразием и доминированием неподвижных фильтраторов. Великое вымирание уничтожило эти древние сообщества. Когда биота восстановилась после кризиса, новые сообщества оказались более сложными и разнообразными, а экологические связи между видами стали более тесными. В обновленных сообществах стали преобладать подвижные животные.

Палеонтологическая летопись позволяет с большой точностью и детальностью восстанавливать эволюционную историю многих групп животных — особенно тех, у кого есть твердый скелет. Значительно сложнее по палеонтологическим данным судить об эволюции экосистем и биосферы в целом.

Если брать «сырые» палеонтологические данные, то они, казалось бы, однозначно говорят о том, что в течение последних 540 миллионов лет разнообразие животного мира в целом росло, а экосистемы становились сложнее, разнообразнее и устойчивее (последние 540 млн лет — это фанерозойский эон, для которого летопись наиболее полна, так как именно 540 миллионов лет назад появились и быстро размножились животные со скелетом).

Этот рост не был равномерным: он происходил с большим ускорением, а более детальный анализ данных показывает, что ускорение роста происходило скачкообразно. В эволюции фанерозойской морской биоты отчетливо выделяются три переломных момента: 1) великая «радиация» в начале ордовика (460-490 млн лет назад), когда происходило массовое появление классов и отрядов животных; 2) величайшее из всех массовых вымираний, произошедшее на рубеже палеозоя и мезозоя (251 млн лет назад); 3) второе по масштабу массовое вымирание на границе мезозоя и кайнозоя (65 млн лет назад). По нашим данным, после каждого из этих кризисов скачкообразно росла средняя продолжительность существования вновь появляющихся родов морских животных (см. А. В. Марков. О механизмах роста таксономического разнообразия морской биоты в фанерозое // Палеонтологический журнал . 2002. № 2. С. 3-13).

Суммарное биоразнообразие складывается из трех компонентов: альфа-разнообразие (среднее число видов в одном сообществе), бета-разнообразие (разнообразие типов сообществ в пределах одной биогеографической области), гамма-разнообразие (разнообразие биогеографических областей). Альфа-разнообразие является также простейшей мерой сложности, продвинутости и, если угодно, совершенства экосистем.

Из-за неполноты летописи проследить динамику альфа-разнообразия гораздо труднее, чем динамику суммарного биоразнообразия. По имеющимся оценкам, полученным еще в 70-80-е годы (и с тех пор эти оценки не стали точнее, несмотря на немалые усилия исследователей), среднее число видов в сообществе скачкообразно возрастало дважды: в начале ордовика и на рубеже мезозоя и кайнозоя, то есть на первом и третьем из трех перечисленных критических рубежей.

Менялся также и качественный состав морских сообществ. В начале фанерозоя преобладали неподвижные, прикрепленные организмы — фильтраторы, такие как морские лилии , брахиоподы , мшанки . Хищных, активно плавающих и ползающих, а также роющих форм было сравнительно мало. В дальнейшем от кризиса к кризису ситуация менялась, причем тоже скачкообразно: становилось больше подвижных форм, в том числе роющих, росло относительное разнообразие хищников. Виды вымирали всё реже, а это значит, что сообщества и отдельные виды становились более устойчивыми ко всевозможным переменам среды.

Эти факты, казалось бы, ясно говорят о том, что в течение фанерозоя морские сообщества становились разнообразнее, сложнее, совершеннее и устойчивее. Однако в последние годы многие палеонтологи усомнились в достоверности этой картины. Дело в том, что неполнота летописи, как выяснилось, по целому ряду причин сильно растет с возрастом. Например, древние осадочные породы чаще оказываются литифицированными, то есть превратившимися в сплошной каменный монолит, по сравнению с молодыми породами, сохраняющими рыхлость и сыпучесть. Из литифицированных пород гораздо труднее добывать ископаемые остатки животных, особенно мелких. Не это ли является причиной того, что палеозойские палеонтологические коллекции оказываются беднее и однообразнее мезозойских и кайнозойских? Может быть, и весь наблюдаемый рост биоразнообразия в течение фанерозоя является артефактом, а в действительности нынешний уровень биоразнообразия был достигнут еще в самом начале фанерозоя и с тех пор не менялся?

Кроме литифицированности есть и другие возможные источники систематических ошибок, которые, в принципе, могут создавать иллюзию роста разнообразия в течение фанерозоя. Это избирательное растворение минеральных скелетов определенного типа (арагонитовых) в древних породах, а также то обстоятельство, что молодых осадочных пород в целом сохранилось больше, чем древних. Есть, однако, и противоположные тенденции. Так, наиболее изученные в палеонтологическом отношении регионы (Европа, Северная Америка) в палеозое находились в экваториальной области, а затем сместились в умеренные широты. Разнообразие на экваторе всегда выше, чем в умеренном поясе, поэтому данная тенденция по идее должна не преувеличивать, а преуменьшать наблюдаемый рост разнообразия в течение фанерозоя.

Все эти проблемы встали перед палеонтологами в последние годы в связи с созданием большой международной базы данных по палеонтологическим коллекциям (The Paleobiology Database), и на сегодняшний день ситуация представляется весьма запутанной. Специалисты разделились на два лагеря: одни считают, что наблюдаемой картине доверять вообще нельзя, другие доказывают, что все-таки можно, поскольку выявленные источники ошибок отчасти компенсируют друг друга, а отчасти — не столь существенны, как утверждают оппоненты.

Сам я во втором лагере, и поэтому появление в последнем номере журнала Science статьи с новыми доказательствами «нашей» правоты не могло меня не порадовать.

Питер Вагнер, Мэттью Косник и Скотт Лидгард проанализировали данные по 1176 коллекциям из The Paleobiology Database , для которых в базе данных есть сведения о численности каждого вида. Согласно имеющимся экологическим теориям, о структуре сообщества можно судить по характеру количественного распределения видовых обилий (РВО). Самый простой способ — подсчитать равномерность этого распределения. Для развитых, устойчивых сообществ характерно более равномерное РВО. Это значит, что численности разных видов, входящих в сообщество, не очень сильно отличаются друг от друга. Для примитивных, угнетенных, слаборазвитых сообществ характерно резкое преобладание одного или немногих видов, а все остальные виды присутствуют в ничтожном количестве. Считается, что это более тонкая и надежная мера сложности сообщества, чем простой подсчет видов в нём (то есть измерение альфа-разнообразия).

Ранее уже было показано (M. G. Powell, M. Kowalewski. 2002. Increase in evenness and alpha diversity through the Phanerozoic: Comparison of Early Paleozoic and Cenozoic marine fossil assemblages ; полный текст Pdf, 230 Кб // Geology . V. 30: P. 331-334), что в течение фанерозоя равномерность РВО в палеонтологических коллекциях растет. Это, казалось бы, говорит о прогрессивном развитии, совершенствовании структуры сообществ. Но это может быть и артефактом, следствием более плохой сохранности древних ископаемых. К тому же, высокая неравномерность РВО в древних коллекциях может свидетельствовать о том, что низкое альфа-разнообразие в палеозое — тоже артефакт. Дело в том, что если взять небольшую случайную выборку из «неравномерной» коллекции, то в выборку попадет меньше видов, чем в том случае, когда исходная коллекция является «равномерной».

Поэтому очень важно было найти какой-то более надежный критерий сложности сообществ, чем простое альфа-разнообразие (число видов) или равномерность РВО. Авторы показали, что таким критерием может служить соответствие РВО одному из нескольких стандартных математических распределений, каждое из которых имеет свою экологическую интерпретацию.

Согласно имеющимся экологическим теориям, если в примитивном сообществе отношения между видами просты (например, сводятся к одной лишь конкуренции за жизненное пространство, причем новые виды, проникающие в сообщество, не создают новых ниш и не способствуют расширению общего экологического пространства, занимаемого сообществом), то РВО должно соответствовать одной из нескольких простых математических моделей. Например, геометрическому распределению, при котором численности видов убывают в геометрической прогрессии от самого массового вида к самому редкому (допустим, самому массовому виду принадлежит 1/2 всех особей в сообществе, второму по массовости — 1/4, третьему — 1/8 и т. д.).

Если сообщество более совершенно, если между видами существуют сложные взаимоотношения, если новые виды расширяют занимаемое сообществом экологическое пространство и создают новые ниши, тем самым способствуя дальнейшему росту альфа-разнообразия — то в этом случае РВО должно соответствовать одной из более сложных моделей, например лог-нормальному распределению.

Вагнер, Косник и Лидгард показали, что в палеозое наблюдается примерно равное соотношение «простых» и «сложных» сообществ (то есть сообществ, у которых РВО соответствует простым и сложным моделям). Однако после великого вымирания на рубеже палеозоя и мезозоя ситуация резко меняется: с этого момента и вплоть до современности «сложных» сообществ становится в 2-3 раза больше, чем «простых».

Авторы убедительно показали, что это скачкообразное усложнение сообществ не является артефактом. Например, различия в степени литифицированности молодых и древних пород не могли повлиять на результат, потому что если рассматривать по отдельности коллекции, происходящие из литифицированных и нелитифицированных пород, то в обеих группах коллекций результат получается тот же самый. Аналогичным образом авторы проверили и другие возможные источники ошибок.

Таким образом, после великого вымирания на рубеже палеозоя и мезозоя произошла качественная перемена в структуре морских сообществ. В новых сообществах между видами сложились более сложные взаимоотношения, не сводящиеся к одной лишь конкуренции и включающие элементы сотрудничества. В обновленных морских экосистемах стали преобладать животные, способные расширять экологическое пространство сообщества, создавая ниши для других видов, и способные сами извлекать выгоду из тех изменений среды, которые осуществляются другими членами сообщества.

Это не могло не привести к росту среднего числа видов в сообществе, то есть альфа-разнообразия. Анализ РВО в древних сообществах подтвердил, что наблюдаемый в фанерозое рост альфа-разнообразия, скорее всего, не является артефактом, причем значительный рост этого показателя должен был произойти на рубеже палеозоя и мезозоя, хотя «сырые» данные по числу видов в коллекциях этого не показывают.

Это, в свою очередь, говорит о том, что и наблюдаемый рост общего суммарного биоразнообразия в течение фанерозоя (см. первый рисунок) тоже, скорее всего, не является артефактом.

Таким образом, в течение последних 540 миллионов лет прогрессивное развитие имело место не только на уровне отдельных групп морских животных, но и на уровне целых сообществ, и на уровне всей морской биоты в целом.

Астероид мог уничтожить почти всю жизнь на Земле 250 миллионов лет назад
2.03.2001 22:35 | С. И. Блинников /scientific.ru

Причиной массовой гибели жизни на нашей планете 250 млн. лет назад стало столкновение Земли с астероидом или кометой. В результате этой катастрофы 90% обитателей моря и 70% позвоночных на суше были уничтожены. К такому выводу пришли специалисты из группы, возглавляемой проф. Л.Беккер (Luann Becker) из университета штата Вашингтон. Они опубликовали результаты своих исследований в журнале "Science" в выпуске от 22 февраля.

Само столкновение не могло уничтожить жизнь сразу, но оно привело к активизации вулканов, к глобальному потеплению и снижению уровня кислорода в океанах. Конечно, вымирание носило не мгновенный характер, а растянулось на несколько тысяч лет. По мнению американских ученых произошло это в то время, когда земная суша представляла из себя единый континент, носящий название Пангея. Точного места падения выявить не удалось, но сам факт у ученых сомнений не вызывает. Проводя анализ структуры слоев горных пород, они обнаружили, что уровень концентрации сложных молекул углерода - фуллеренов - в них гораздо выше обычного. Фуллерены содержат минимум 60 атомов углерода в виде сферы, внутри которой захвачены атомы благородных газов гелия и аргона.

Изотопные соотношения для гелия и аргона совсем не похожи на земные, а соответствуют их формированию в атмосферах углеродных звезд - только там давление и температуры достаточны для того, чтобы связать благородные газы внутри молекул фуллеренов. Таким образом, фуллерены имеют внеземное происхождение и возникли задолго до возникновения Солнца и Земли. На нашу планету, если предположения ученых верны, фуллерены могли быть занесены астероидом или кометой.

Специалисты пришли к выводу, что столкнувшееся с Землей небесное тело имело диаметр от 6 до 12 км, то есть было сопоставимо с тем астероидом, который упал на нашу планету 65 миллионов лет назад и положил конец эпохе динозавров. Если бы астероид был в диаметре менее 6 км, последствия не были бы столь губительны. Ну а если бы больше, то содержание в горных породах фуллеренов не было бы столь равномерным по поверхности Земли - была бы заметна концентрация к месту падения.