Великие катастрофы подводного мира

(маленькие картинки в тексте: на них нужно щелкнуть, чтобы увидеть целиком. Они заимствованы с различных сайтов. Без копирайта пока)

Всегда ли подводный мир был таким, каким мы видим его сейчас?

Можно уверенно сказать: никогда раньше подводный мир не был таким, как теперь, и в последующие эпохи он никогда таким уже не будет. И сами моря и океаны, и их обитатели – животные и растения – постоянно меняются. Почти все перемены – необратимы.

Обычно изменения происходят медленно и постепенно: человеческая жизнь слишком коротка, чтобы заметить такие перемены. Но иногда время словно сжимается, и целый мир, развивавшийся медленно и постепенно в течение долгих миллионов лет, вдруг рассыпается в прах, исчезает и сменяется другим, непохожим, за очень короткий (в геологическом масштабе, конечно!) промежуток времени – несколько десятков или сотен тысячелетий.

Палеонтологи – тоже дайверы. Только моря, в которые они погружаются, глубже. Они скрыты в бездне далекого прошлого. Некоторые философы утверждают, что прошлое не исчезает, а продолжает существовать вечно, и оно не менее реально, чем тот краткий миг, который называют "настоящим". Давно исчезнувшие миры, полные странных, невиданных существ, один палеонтолог удачно назвал "черновиками Господа Бога". Рукописи не горят. Современный океан – прямой наследник и продолжение тех ушедших миров. Даже те формы жизни, которые вымерли, не оставив потомков, все же внесли свой вклад в сложную структуру экологических взаимоотношений, благодаря которым морская биота развивается как единый огромный организм.

В истории Мирового океана было несколько великих катастроф и очень много кризисов меньшего масштаба. Самая известная (хоть и не самая крупная!) катастрофа произошла около 65 миллионов лет назад, на рубеже мелового и палеогенового периодов. Именно тогда на суше вымерли динозавры. Говоря об этом событии, часто забывают, что в морях в это время произошли еще более драматичные перемены.

Дайвинг в позднемеловом море

Если бы мы могли перенестись в прошлое и понырять с аквалангом в морях и океанах конца мелового периода, мы бы сразу увидели, как мало был тогда подводный мир похож на нынешний.

При первом взгляде на карту из рекламного проспекта для позднемеловых дайверов нас охватывает волнение: здесь есть где развернуться! Сколько морей! Почти треть площади нынешних континентов покрыта мелкими и теплыми морями с богатейшей фауной. Таких морей (геологи называют их "эпиконтинентальными") сейчас почти нет, только Персидский залив их отдаленно напоминает. Но в позднемеловую эпоху, куда мы с вами мысленно перенеслись, климат на всей планете ровный и теплый, нигде - даже в Антарктиде - нет значительных оледенений, уровень океана выше, а материковые плиты - глубже погружены в мантию и поэтому не так возвышаются над водой. Правда, любителей подлёдных погружений ждет разочарование: даже в приполярных областях для этого слишком тепло. Но зато в тропиках - не так жарко.

Что ж, отправимся на риф, полюбуемся на коралловых рыбок. Погружаемся... Но что это? Перед нами риф - но какой-то неправильный. При ближайшем рассмотрении выясняется, что он вовсе не коралловый. Он весь сложен из крупных бокаловидных раковин с известковыми крышками, которые при нашем приближении испуганно захлопываются. Это рудисты - необычные двустворчатые моллюски, которые к концу мелового периода сильно потеснили коралловых полипов и стали главными рифостроителями. Одна створка их раковины приобрела форму высого кубка (иногда она даже закручивалась "в бараний рог"), другая превратилась в крышечку.

Рудистовый риф в Западной пустыне близ Гизы, Египет (рудисты из рода Дюрания).

Остатки позднемелового рифа, сложенного рудистами из рода Вакцинитес (Оман) (из Schumann & Steuber 1997)

Хорошо, но где же рыбки? Рыбок мало, да и те какие-то невзрачные. Ничего похожего на нынешнее великолепие и буйство красок! Вместо рыб кругом плавают странные существа со спирально закрученными раковинами, из которых торчат большие глазастые головы и пучки щупалец. Плавают они головой назад, рывками, на реактивной тяге, выбрасывая воду из мантийной полости через специальную воронку. Аммониты. Правда, раскрашены они не менее ярко, чем коралловые рыбки, которые появятся лишь через несколько десятков миллионов лет...

На дне лежат странные двустворки с корявыми раковинами, отдаленно напоминающие устриц - иноцерамы. Некоторые из них - настоящие гиганты, со створками почти в два метра длиной.

Самый большой двустворчатый моллюск всех времен - Иноцерамус стеенструпи из Гренландии

Вот промчалась вперед хвостами стайка похожих на кальмаров белемнитов. Чтобы убедиться, что это не кальмар, надо поймать одного и пощупать. Кальмары мягкие, а у этих под кожей - твердая, прочная раковина, а в хвосте - массивный "ростр". Окаменевшие ростры белемнитов широко известны под названием "чертовы пальцы" (согласно народному поверью, они образуются из песка при ударе молнии...)

Белемнит и его окаменевшая раковина с "ростром"

Во впадинах и трещинах рудистового рифа можно заметить какие-то причудливые крупные раковины: одни похожи на полураскрученную спираль, другие - на автомобильную рессору, третьи - на огромного свернувшегося в клубок червя. Некоторые из них медленно ползают, другие лежат неподвижно - приросли к рифу. Из раковин высовываются глазастые головы со щупальцами... Да это же наши знакомые - аммониты! Но как они дошли до такой жизни, почему их так "скрутило"?

Этих аммонитов с необычными, уродливыми раковинами по-научному называют "гетероморфами". Они обычно появлялись и расцветали накануне крупных кризисов и вымираний. Вот и сейчас, в конце мела, перед самой катастрофой, их вдруг стало необычно много. Такая странная закономерность навела некоторых палеонтологов на мысли о том, что группы живых организмов могут сами собой, по чисто внутренним причинам, стареть и вырождаться. Появление "уродов" незадолго до окончательной гибели всей группы - свидетельство такого старения. Впоследствии эти идеи были отвергнуты как идеалистические и не соответствующие современным достижениям генетики и теории эволюции. Но доля истины в них, возможно, была. Об этом - чуть позже.

Позднемеловые гетероморфные аммониты: Ниппонитес с червеобразно скрученной раковиной и Бострихоцерас с раковиной в форме пружины (Япония)

Похоже, тут небезопасно: к нам стремительно плывет, извиваясь всем телом, какое-то чудовище метров десяти в длину, с огромной зубастой пастью и длинным крокодильим хвостом. Впрочем, наши опасения напрасны: чудовище не интересуется новыми незнакомыми блюдами. Оно знает, чего хочет. Стремительный бросок - и могучие зубы с хрустом разгрызают крупную раковину зазевавшегося аммонита. Перед нами мозазавр - гигантская морская ящерица. Помимо аммонитов, мозазавры питались белемнитами и другими моллюсками, а иногда и рыбами.

А вот и еще одно чудище - плезиозавр. Массивная туша с двумя парами плавников и короткий толстый хвост резко контрастируют с длинной и тонкой змеевидной шеей. Этот ящер точно не будет охотиться на дайверов: голова у него маленькая и пасть небольшая. Мы видим, как этот неповоротливое с виду, медленно плавающее животное ловко хватает проворных белемнитов: тяжелая туша остается на месте и служит как бы опорой для стремительных движений гибкой шеи. Маленькая головка летит вперед, точно камень, выпущенный из пращи: миг, и вот уже хвостовой плавник белемнита беспомощно трепещет среди острых зубов, еще миг - и плезиозавр плывет дальше, неторопливо поводя головой в поисках новой жертвы.

Скелет плезиозавра в московском Палеонтологическом музее

Не успел плезиозавр скрыться из вида, как мы замечаем еще одно необычное существо, почти такое же длинношеее, только вместо четырех плавников оно гребет двумя мощными ногами с длинными когтистыми пальцами, соединенными перепонкой. Это водоплавающая птица - гесперорнис. Крыльев у него нет вовсе - даже следов не осталось. Немного похож на гигантскую гагару, но... вот он разевает длинный клюв, чтобы схватить рыбку, и мы с удивлением видим, что обе челюсти у него усажены острыми зубами. У современных птиц зубов не бывает никогда! Нет, все-таки очень мало похожи обитатели позднемелового моря на современных морских жителей.

Что ж, для первого погружения достаточно. Пора на поверхность и домой, в голоценовую эпоху...

Великое вымирание

Мы увидели яркий и разнообразный подводный мир. Он совсем не похож на нынешний, но кажется таким же сложным и богатым. Останься мы тут надолго, он показался бы таким же неизменным, даже вечным. Виды живых существ тесно притерты, приспособлены друг к другу, каждый - тонко "настроен" на свою среду, свою нишу, свое живое и неживое окружение.

Но этому миру осталось существовать совсем недолго. Мы застали его последние "дни". В самом конце позднемеловой эпохи что-то изменилось на Земле. Большинство ученых считает, что причиной всему был крупный астероид или комета, имевшая несколько километров в диаметре и упавшая в Мексиканский залив 65 миллионов лет назад (там обнаружен крупный кратер примерно этого возраста). Произошел чудовищный взрыв, тучи дыма и пепла закрыли солнце. Ученые рассуждают об ураганных ветрах и страшных пожарах, уничтоживших растительность целых континентов. Из-за отсутствия солнечного света резко снизилась продуктивность фитопланктона, водоросли и кораллы погибли, а вслед за ними и все, кто ими питался...

Моря опустели. Исчезли самые характерные, крупные, яркие формы жизни - все те существа, которые привлекли наше внимание во время воображаемого погружения. Исчезли рудисты и иноцерамы. Погибли аммониты и белемниты. Не стало мозазавров и плезиозавров. Вымерли рыбоядные крылатые ящеры - птерозавры и зубастые морские птицы.

Подводный мир палеоценовой эпохи, которая наступила после кризиса, был беден и бесцветен. Биота восстанавливалась медленно. Только в эоцене, примерно 45-55 миллионов лет назад, подводная жизнь вновь расцвела яркими красками и причудливыми формами. Только тогда начали вновь формироваться рифы - теперь уже "настоящие", коралловые и с рыбками. На целых 10 миллионов лет подводный мир пришел в упадок - таков был результат великой катастрофы.

Кто же уцелел?

Уцелели те, на кого мы и внимания не обратили во время дайвинга в позднемеловых морях. Невзрачные рыбки. Мелкие, неинтересные молюски, черви, ракообразные, одиночные кораллы.

Вымерли крупные и сильные, самые "приспособленные", многочисленные, занимавшие лучшие места под солнцем (точнее, под водой). Уцелели изгои - те, кто, не выдерживая конкуренции, приспосабливались к худшим условиям, привыкали жить там, где голодно и темно, в таких незавидных нишах, которыми "хозяева жизни" просто пренебрегали.

"Победители" конкурировали друг с другом и все сильнее специализировались. Они учились эффективнее использовать ресурсы в своей нише. Чем эффективнее их используешь, тем меньше вероятность, что тебя кто-то вытеснит - это и есть конкурентоспособность. Но при этом сама ниша неизбежно сужалась. Это и есть специализация. Легко научиться делать что-то одно лучше всех (например, ловить в воде аммонитов определенного размера). Научиться делать лучше всех сразу много разных вещей (например, ловить и мелкую, и крупную добычу, а при отсутствии оной переходить на водорослевую диету) - не в пример труднее. Поэтому живые организмы обычно выбирают один из двух путей. "Путь сильных" - специализация. Уметь что-то одно, но лучше всех. "Путь слабых" - генерализация. Уметь все понемножку, проигрывать в конкурентной борьбе любому специалисту, но зато всегда иметь "запасные варианты", возможности для отступления.

Пока условия хороши и стабильны, специалисты процветают, а генералисты угнетены и малочисленны. Но специализация таит в себе большую опасность. Раз вступив на этот путь, живые существа обычно продолжают идти по нему все дальше и дальше, и им очень трудно остановиться или тем более повернуть вспять. В конце концов это приводит к "гиперспециализации". Появляются причудливые монстры вроде гетероморфных аммонитов или динозавров - гигантов. Это действительно в каком-то смысле "эволюционная старость" или, пользуясь более строгим термином - "тупик специализации". Выбор сделан, и обратного пути нет. Случись что - животное уже не сможет приспособиться к новым условиям.

Когда наступает кризис (например, из-за перемены климата или падения астероида), специалисты погибают, а генералисты не только выживают, но и начинают постепенно осваивать жизненное пространство, освободившееся после гибели специалистов. И... понемногу сами специализируются. Так складывается новая биота, с новыми специалистами и новыми генералистами.

Кризисов в истории Мирового океана было много, и внешние причины у них были разные. Но перемены в животном и растительном мире всегда протекали в соответствии с этой общей схемой.

В чем причина катастроф?

Свидетелями первых великих кризисов - возможно, самых катастрофических - были только микроскопические бактерии, единственные обитатели океанов в первые два миллиарда лет существования нашей планеты. Одни микробные биоты погибали, другие - более совершенные - развивались из их остатков. Около 650 миллионов лет назад в океане впервые зародился комплекс крупных многоклеточных организмов - Эдиакарская фауна. Это были странные мягкотелые существа, непохожие ни на кого из современных обитателей моря. 570 миллионов лет назад, на рубеже протерозойской и палеозойской эр, эта фауна была сметена очередным великим кризисом. Вскоре сформировалась новая фауна - кембрийская, в которой впервые основную роль стали играть животные с твердым минеральным скелетом. Появились первые рифостроящие животные - загадочные археоциаты. После короткого расцвета археоциаты бесследно исчезли. Только в следующем, ордовикском периоде начали появляться новые рифостроители - первые настоящие кораллы и мшанки. Еще один великий кризис наступил в конце ордовика; затем еще два подряд - в позднем девоне. Каждый раз при этом вымирали самые характерные, массовые, господствующие представители подводного мира, в том числе рифостроители. Крупнейшая катастрофа произошла в конце пермского периода, на рубеже палеозойской и мезозойской эр. На суше тогда произошли сравнительно небольшие перемены, но в океане погибло почти все живое. Всю следующую - раннетриасовую - эпоху моря оставались практически безжизненными. В раннетриасовых отложениях до сих пор не обнаружено ни одного коралла, а такие важные группы морских обитателей, как морские ежи, мшанки и морские лилии представлены мелкими единичными находками. Только в середине триасового периода подводный мир начал понемногу восстанавливаться.

Ученые считают, что ни один из кризисов нельзя объяснить чисто внешними факторами. Взять те же астероиды. Примерно такое же крупное небесное тело, как и то, которое в конце мела "уничтожило" всех динозавров, упало на Землю и в конце триасового периода, примерно 210 миллионов лет назад. Динозавры тогда уже были. Они появились сравнительно недавно и еще не успели специализироваться. И что же? Астероид не только не погубил их, но даже, можно сказать, пошел им на пользу, ускорив вымирание господствующих триасовых хищников, предков динозавров - текодонтов. Динозавры заняли освободившиеся ниши и быстро стали доминирующей группой. Получается, что один астероид "сделал динозаврам карьеру", а другой, точно такой же, спустя 145 миллионов лет уничтожил их. Можно ли после этого утверждать, что падение астероида в конце мелового периода является достаточным объяснением всего комплекса изменений, произошедших на суше и в океане?

Далеко не все ученые согласны с "астероидной" гипотезой. Известный российский палеонтолог В.А.Красилов считает, что первопричиной великих биосферных кризисов является периодическое изменение угловой скорости вращения Земли. Материковые плиты всплывают под действием центробежной силы, моря отступают; в земной коре появляются разломы; резко возрастает вулканическая активность; меняется климат; растет концентрация углекислого газа в морской воде... Массовое вымирание морских животных - лишь последнее звено в длинной цепочке последствий геофизических процессов, идущих глубоко в недрах Земли, на границе мантии и ядра. События развиваются медленно: от начальной причины до конечного результата - массового вымирания - проходит до 10 миллионов лет.

Внешние причины катастроф могут быть разными. Но только от самих живых организмов и от структуры их сообществ зависит, какие виды выживут, а какие вымрут; какие экосистемы будут разрушены безвозвратно, а какие сумеют восстановиться.

Подобно тому, как для успешного развития человеческого общества время от времени необходимы революции, так и для прогрессивного развития биосферы время от времени требуются кризисы. В стабильных условиях все ниши в экосистемах заполнены, конкуренция очень сильна, и новому виду просто "некуда податься": всё занято. Конечно, новые виды все равно появляются, но сравнительно редко, в основном только тогда, когда где-нибудь кто-нибудь вымрет и ниша освободится. После массового вымирания ситуация принципиально меняется. Освобождается очень много жизненного пространства, а структура экологических взаимодействий, удерживавшая эволюцию "в рамках дозволенного", разрушается. Выжившие генералисты начинают бурно эволюционировать и дают целые пучки новых невиданных форм. Тут-то и проявляется еще одно важное преимущество "стратегии слабых". Генералисты не только умеют переносить плохие условия, они обладают еще и тем, что ученые называют высокой эволюционной пластичностью. В отличие от специалистов, которые "уже сделали свой выбор", генералисты этого выбора еще не сделали, и перед ними остаются открытыми многие возможные пути эволюционного развития.

Что нас ждет?

После каждого кризиса из обломков старой, разрушенной биосферы за несколько миллионов лет формируется новая. И эта новая биосфера обычно оказывается сложнее, разнообразнее и устойчивее прежней. Те катаклизмы, которые сотни миллионов лет назад приводили к массовым вымираниям, сейчас, возможно, уже не имели бы такого эффекта. Кроме того, поэтапно растет и скорость прогрессивной эволюции в межкризисные, спокойные эпохи.

Этот знаменитый график, построенный американским палеонтологом Дж. Сепкоски, показывает, как изменялось разнообразие морских животных за последние 600 миллионов лет (с начала палеозойской эры до современности). Время на графике "течет" слева направо (левый край графика - 600 млн. лет назад, правый - современность). Резкие минимумы соответствуют "великим вымираниям". Кризис, о котором мы рассказали подробно (когда вымерли динозавры и аммониты), соответствует последнему из этих минимумов - между мелом и палеогеном.

Подводный мир никогда не был так богат и разнообразен, как в нашу голоценовую эпоху, несмотря на далеко не лучшие климатические условия. По сравнению с большинством минувших эпох, сейчас на Земле холодно, уровень моря низок, климат суров и неустойчив. И все же современный дайвер встречает при каждом погружении в среднем в 8-10 раз больше родов животных, чем он увидел бы в палеозойских морях, и в 4-5 раз больше, чем в морях мезозойской эры.

Долго ли это продлится? На наших глазах разворачивается очередной биосферный кризис. Только причина на этот раз - не падение астероидов, не движение материковых плит и не вулканизм. Причина - человек.

Большинство наземных экосистем уже разрушено. Тысячи видов животных и растений потеряны навсегда - а начало этому положили еще палеолитические охотники, истребившие большую часть крупных млекопитающих и птиц на всех континентах примерно 10-20 тысяч лет назад. Теперь настал черед Мирового океана. Как и во время прежних кризисов, первыми начинают гибнуть самые специализированные и уязвимые сообщества - коралловые рифы.