духом и ходившее по земле. Ископаемую многоножку нашли в шотландских осадочных породах, которым 428 миллионов лет: иными словами, ей примерно столько же, сколько первому отпечатку наземного растения. Это существо «прославилось» больше прочих, но на суше, безусловно, жили и более ранние беспозвоночные, просто их еще не нашли. В чуть более молодых породах (от 396 до 407 миллионов лет) исследователи обнаружили останки первого известного настоящего насекомого. От него сохранились только фрагменты, и крылья отсутствуют, однако ученые обнаружили другие признаки, указывающие на то, что это было крылатое насекомое. Удивительно, но с помощью микроскопов палеонтологи смогли также разглядеть и описать мельчайшие детали челюстей и зубов этого хрупкого существа. В результате они пришли к выводу, что насекомое было грызущим. Что именно оно грызло, неизвестно, но выбор ограничен. Во времена его жизни растения были еще мелкими и либо не имели листьев, либо их листья были жесткими и колючими. В рацион первых насекомых могли также входить споры растений или другие мелкие беспозвоночные. Важный вывод из обнаружения этих различных окаменелостей: уже тогда, более 400 миллионов лет назад, на суше существовала разнообразная флора и фауна. Да, организмы были мелкими, а ареал их распространения ограниченным, однако плацдарм был создан. Меньше 200 миллионов лет отделяет первые имеющие раковины организмы из морей раннего кембрия от рыб, кораллов, наземных растений, насекомых и амфибий позднего девона и раннего карбона. На протяжении всего фанерозойского эона (за исключением коротких интервалов вымирания) разнообразие жизни на Земле неуклонно увеличивалось. Количество видов, родов, семейств и более высоких таксонов в биологической классификации следует одной и той же тенденции возрастания. Чтобы изложить то, что известно о деталях эволюции, понадобилась бы целая книга (или даже не одна), так что на оставшихся страницах этой главы я коснусь лишь нескольких основных моментов. Мы продолжим свой путь от времен первых четвероногих к современности, обращая внимание на некоторые данные летописи пород, раскрывающие как эволюцию жизни, так и эволюцию самой планеты. При этом можно обращаться к рисунку 31, особенно если вы не очень хорошо знакомы с геохронологической шкалой.
Карбон или каменноугольный период, в котором процветали первые четвероногие, получил свое название за обилие углерода, содержащегося в его породах. Большая часть этого углерода существует в форме угля. Куски угля есть и в некоторых более старых осадочных породах, однако именно в породах карбона в Европе и Северной Америки уголь встречается в неимоверных количествах. Откуда внезапно взялось столько угля? Почему именно в этих местах? Ответы на эти вопросы дает эволюция растений и тектоника плит.
В течение каменноугольного периода Северная Америка и большая часть современной Европы объединялись в один континент, который располагался по обе стороны от экватора. К тому времени у растений уже появились толстые прочные стволы, которые позволяли подниматься на десятки метров. В тропиках вдоль побережий располагались колоссальные угольные болота, где росли высокие деревья, гигантские папоротники и многие другие типы растений. В этой плодородной среде создавалось огромное количество органического материала, и во многих местах он создавал толстые отложения торфа. После попадания в землю, под влиянием высокого давления и температуры торф превращался в уголь.
Однако растения каменноугольного периода жили не только на угольных болотах: они активно видоизменялись и занимали новые ниши. Впервые в истории Земли образовались почвы того вида, что мы знаем сегодня: наполненные разлагающимся растительным материалом, бактериями и мелкими ползающими созданиями. Корни растений и органические кислоты помогали разрушать твердые породы, ускоряя образование почв. Быстрое распространение растений оказало и еще один эффект: с помощью фотосинтеза растения забирали из атмосферы углекислый газ и превращали его в органический углерод. Большая часть этого углерода ушла из атмосферы на длительные сроки, сохранившись в почвах или в виде угля, и содержание двуокиси углерода в воздухе снизилось.
Залежи угля в карбоне обладают интересной особенностью: они обычно встречаются в виде чередующихся слоев угля и морских осадочных пород. В силу экономической важности эти залежи изучали очень подробно, и причины такого чередования хорошо известны — это результат колебаний уровня моря. Когда уровень был низким, прибрежные болота процветали; когда он повышался, то болота затоплялись, а органические остатки погребались под океаническими отложениями. Но почему уровень моря колебался? Почти наверняка это происходило из-за циклов оледенения, похожих на те, что вызывали изменения уровня моря во время плейстоценового ледникового периода. По мере того как буйная растительность карбона забирала двуокись углерода из атмосферы, парниковый эффект ослабевал, и температура падала. Гондвана по-прежнему находилась в районе Южного полюса, и на ней начал образовываться постоянный лед. Повышение альбедо способствовало дальнейшему похолоданию, а астрономические циклы Миланковича, описанные в главе 8, вызывали поочередное наступление и отступление льдов, что и привело в результате к колебаниям уровня моря, сформировавшим слоистые залежи угля.
Каменноугольный ледниковый период был как минимум таким же масштабным и определенно более длительным (он продолжался и в пермском периоде), чем ледниковый период в конце ордовика. Ледниковые отложения каменноугольно-пермских событий обнаруживаются в Южной Африке, Австралии, Южной Америке и Индии. Альфред Вегенер использовал их при разработке теории дрейфа континентов. Однако несмотря на продолжительность и географические масштабы, на каменноугольно-пермский ледниковый период не приходится ни одно массовое вымирание — возможно, потому, что он начинался постепенно, а первоначальное понижение уровня моря оказалось не таким катастрофическим (для среды обитания), как то, что случилось в конце ордовика.
Однако в конце пермского периода произошло крупнейшее из большой пятерки вымираний, в результате которого погибла большая часть жизни на Земле. Как описывалось в главе 10, имеющиеся факты в целом свидетельствуют, что вымирания происходили поэтапно в ответ на относительно постепенные изменения окружающей среды, за которыми последовали одно или несколько кратковременных катастрофических событий, вероятно, связанных с излияниями Сибирских траппов.
Ко времени пермско-триасового вымирания суперконтинент Пангея уже полностью сформировался. Пангея была сильно вытянута: на юге современные материки южного полушария входили в Гондвану, а на севере располагались современные Европа, Северная Америка и большая часть Азии (рисунок 33). Фактически можно было пройти по суше от полюса до полюса. Однако после вымирания осталось мало животных, которые могли бродить по этой обширной территории, и точно так же мало животных оставалось в едином океане, окружавшем Пангею. Кризис оказался настолько серьезным, что восстановление биологического разнообразия до прежнего уровня потребовало много времени — оно шло гораздо медленнее, чем при других крупных вымираниях фанерозоя. Одно из свидетельств его серьезности — так называемые таксоны Лазаря, названные так по имени воскрешенного библейского персонажа[65]. Существуют виды животных, которые полностью исчезли из палеонтологической летописи на пермско-триасовой границе, но затем появились снова после огромного перерыва. Наиболее вероятное объяснение таково: такие виды едва смогли выжить при вымирании, сохранившись только в отдельных местах и в малом количестве; потребовалось много времени, чтобы они снова стали настолько многочисленными, чтобы мы смогли найти их окаменелые остатки.
Рисунок 33. Положение континентов в начале кембрийского периода (внизу), рядом с пермско-триасовой границей (в середине) и на мел-палеогеновой границе (вверху). На самой ранней из карт Лаврентия включает большую часть современной Северной Америки; Балтика — Скандинавию, Восточную Европу и части западной России, а Гондвана — нынешние материки южного полушария (Африку, Австралию, Антарктиду и Южную Америку) и Индийский субконтинент. К моменту окончания мелового периода форма материков уже вполне узнаваема. (По материалам карт Рона Блейки, университет Северной Аризоны; смотрите http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/).
Пермско-триасовое вымирание погубило множество земноводных и пресмыкающихся, которые произошли от первых четвероногих. Но спустя примерно 20 миллионов лет после этого вымирания, то есть около 230 миллионов лет назад, появились динозавры. Такой возраст имеет одна палеонтологическая находка, найденная в Южной Африке: маленькое плотоядное создание примерно метровой длины с массой около 9 килограммов, которое выглядит как динозавр или его непосредственный предшественник. Примерно в то же самое время шел переход от рептилий к «рептилиям, похожим на млекопитающих», а затем к истинным млекопитающим. Палеонтологи спорят, какие именно признаки определяют настоящих млекопитающих, и когда именно появились такие признаки, однако к концу триасового периода (между 210 и 205 миллионами лет назад) развились мелкие животные, которые были либо млекопитающими, либо их непосредственными предками. Одно из таких созданий в прекрасно сохранившемся виде нашли в 1991 году в породах китайской провинции Юньнань: возраст этих пород — 195 миллионов лет. Существо относилось к ныне вымершей ветви млекопитающих и было совсем крошечным: животное весило всего пару граммов (для сравнения: это примерно масса самой маленькой из современных летучих мышей). Такие мелкие звери не могли конкурировать с динозаврами, которые быстро породили множество разновидностей и стали доминирующими позвоночными на 150 с лишним миллионов лет. Но когда на мел-палеогеновой границе динозавры вымерли, млекопитающие быстро эволюционировали, стали крупнее и освоили новые места обитания.