На протяжении Геологической истории Земли шло вымирание растений и животных, причем темпы вымирания обычно колебались весьма незначительно. Время от времени, однако, число исчезавших видов резко возрастало. Такие массовые вымирания затрагивали как наземные, так и морские организмы, однако анализ ископаемых остатков свидетельствует, что обитатели моря страдали больше.
Во время небольших в геологическом масштабе промежутков времени — порядка нескольких миллионов лет — вымерло большинство видов (или половина семейств) морских организмов. Эти опустошения могли быть вызваны лишь существенными изменениями в окружающей среде в региональном или даже глобальном масштабе. В течение ряда лет некоторые ученые выдвигали для объяснения этих кризисов довольно экзотические предположения, рассматривая, например, влияние космической радиации, вызванной взрывом сверхновой звезды.
Другие исследователи обращались к более «земным» причинам, имея в виду резкие изменения «лимитирующих факторов» окружающей среды, таких, как температура и жизненное пространство на дне моря, от которых обычно зависят распределение и численность видов морских организмов. Наиболее важным фактором, ограничивающим географическое распространение видов в океане, является температура воды, поскольку определенные виды могут существовать только в определенном температурном диапазоне.
Похолодание климата могло уничтожить все те виды, которые не адаптировались к более низкой температуре и не имели возможности мигрировать в более теплые районы. В этой статье я приведу современные доказательства того, что среди причин большинства известных морских кризисов главной причиной были похолодания климата. Эти доказательства делятся на три типа.
- Во-первых, для некоторых случаев имеются независимые подтверждения того, что похолодание происходило одновременно с массовым вымиранием; к таким доказательствам относится, например, присутствие гравия ледникового происхождения (хотя следует отметить, что похолодание не всегда сопровождалось оледенением).
- Во-вторых, как свидетельствуют ископаемые остатки, виды, адаптировавшиеся к обитанию в теплой воде или способные существовать лишь в узком температурном диапазоне, страдали больше других. Именно, так и должно было быть в том случае, если кризисы вызывались понижением температуры.
- В-третьих, имеются указания на то, что в основном массовые вымирания в океане происходили не сразу, а постепенно — в течение сотен тысяч и даже миллионов лет.
Эта особенность хорошо увязывается с характером похолоданий, которые случались эпизодически и были растянуты во времени. Даже наиболее известный кризис — исчезновение в конце мелового периода (около 65 млн. лет назад) динозавров, а вместе с ними и многих морских видов, был, как мы представляем сейчас, постепенным. Я попытаюсь показать, что здесь заключено основное возражение против гипотезы, объясняющей меловой кризис столкновением с астероидом, гипотезы, предложенной У. и Л. Альваресами и их коллегами по Калифорнийскому университету в Беркли.
Поскольку последствия столкновения для окружающей среды должны иметь относительно кратковременный характер, столкновение не может полностью объяснить кризис, который продолжался, вероятно, не менее 2 млн. лет. Кроме того, даже если гипотеза Альвареса и верна, то приписывать столкновениям с астероидами другие многочисленные кризисы нет оснований. Прежде чем подробно рассмотреть доказательства связи массовых вымираний с похолоданиями климата, позвольте мне обсудить слабые места альтернативной гипотезы, согласно которой наиболее важным считается изменение другого лимитирующего фактора — площади дна мелководья; эта площадь уменьшается, когда уровень океана падает и континентальный шельф частично обнажается.
Согласно этой гипотезе, для поддержания различных популяций бентосных животных, которые не могут адаптироваться к условиям больших глубин, требуются обширные пространства мелководья. Однако в действительности дело обстоит иначе. Очень узкий континентальный шельф может вмещать огромное разнообразие бентосных животных. К примеру, около 3000 видов моллюсков, представляющих сотни семейств, населяют тропические участки континентального шельфа вдоль западного побережья обеих Америк.
Тысяча или около того видов моллюсков обитает на небольших мелководных участках морского дна вблизи Гавайских островов. Кроме того, в последнее время мы гораздо больше узнали об изменениях уровня океана в далеком прошлом. Новые данные показывают, что «перенаселение», вызываемое понижением уровня океана, не могло быть причиной большинства из известных массовых вымираний.