Каменноугольные наземные животные и растения Лавруссии (340–300 миллионов лет). Растения: древовидные плауны лепидодендрон и сигиллярия, хвощ; растительноядные: насекомое диктионеврида, таракан; хищники: стрекоза, лепоспондильное земноводное диплокаул, артроплеврида, паук, скорпион. Художник Анастасия Беседина
Современная тридакна (длина раковины 1,35 метра) в 270 раз крупнее древнейшей — раннекембрийской — двустворки фордиллы (.Fordilla, 0,005 метра). Гигантский кальмар архитеутис (Architeuthis, 18 метров с щупальцами) в 600 раз длиннее первого известного головоногого моллюска — позднекембрийского плектроноцераса (Plectronoceras, примерно 0,03 метра). Секвойя вечнозеленая Гиперион (высота 115,7 метра при обхвате 15,2 метра) в 2,3 тысячи раз выше одного из первых сосудистых растений (ткани таких растений пронизаны сосудисто-волокнистыми пучками) — силурийской куксонии (Cooksonia, высота 0,05 метра при диаметре 0,002 метра), в восемь — одного из первых, каменноугольных, голосеменных кордаита (Cordaites, 15 метров). Синий кит (33 метра) в восемнадцать раз длиннее своего полуводного копытного предшественника из эоценовой эпохи — паки-цета (Pakicetus, 1,8 метра), среднемеловой аргентинозавр (Argentinosaurus, 70 тонн) — в 3,5 тысячи раз тяжелее позд-нетриасовой завроподы сатурналии (Saturnalia, 10 килограммов), которая, в свою очередь, в десять раз больше одного из первых динозавров — среднетриасового маразу-ха (Marasuchus, 1 килограмм), а позднемеловой тираннозавр (10 тонн) в сто раз — среднеюрских представителей этого надсемейства — килеска и процератозавра (Kileskus и Proceratosurus, по 100 килограммов).
Поступательное увеличение размеров за время эволюции, которое наблюдается практически в каждой группе организмов, носит название правила Копа — в честь палеонтолога Эдварда Копа, работавшего во второй половине XIX века в Пенсильванском университете и обратившего внимание на эту закономерность. Однако из всех правил есть исключения: современные, да в целом и кайнозойские, насекомые — отнюдь не гиганты, а лишайники, украшающие сейчас тундру, далеко не самые большие. Размер любого организма ограничен условиями его существования.
Гигантские по меркам бактериального мира (их видно невооруженным глазом — 0,75 миллиметра) серные про-теобактерии тиомаргарита, впитывающие органическое вещество благодаря диффузии через наружную мембрану, обитают на шельфе в зоне апвеллинга, куда поступают огромные объемы биогенных веществ. В эдиакарском океане (579–542 миллиона лет назад), насыщенном растворенным и коллоидным органическим веществом, вырастали исполинские вендобионты (до 2 метров), питающееся подобно бактериям. Исполинские деревья-лишайники про-тотакситы (Prototaxites, 9 метров высотой и более метра в поперечнике) могли расти на суше очень недолгое время в раннедевонскую эпоху (400 миллионов лет назад), пока, вероятно, не появились насекомые, способные быстрее выедать их ткани, чем те возобновлялись. Сами насекомые и некоторые другие наземные членистоногие (многоножки, сенокосцы) достигали огромных для этой группы размеров только в каменноугольном периоде — ранне-пермской эпохе, пока у них не было крылатых врагов (ме-зо-кайнозойские птеродактили, птицы, крылатые динозавры и летучие мыши), а уровень содержания кислорода в атмосфере был очень высок — выше даже, чем сегодня (не менее 30 процентов против 21). Высокое парциальное давление этого газа необходимо, чтобы он пассивно нагнетался в трахеи — органы дыхания наземных членистоногих, а также обеспечивал энергозатраты летательной мускулатуры. Только при выполнении этих условий стрекозы могли расправить крылья на 70 сантиметров (размах крыльев современных стрекоз— 18 сантиметров), 750-но-гие артроплевриды дорастать до двухметровой длины (нынешние многоножки — 0,3 метра). Усатые киты — самые современные из всех левиафанов — смогли преодолеть размерный барьер, уготовленный для млекопитающих, перейдя к водному образу жизни, что сняло проблему перегрева, и найдя более калорийный корм, чем у их далеких растительноядных предков, и более обильный, чем у близких хищных родственников, — криль. Успеху завропод — а просуществовали они 150 миллионов лет — способствовало сочетание таких факторов, как многочисленное и быстрорастущее потомство при отсутствии необходимости ухода за ними, легочное дыхание, подобное птичьему, и достаточно высокий уровень обмена веществ. Жить бы им еще да жить, но тут…
Жарким октябрьским днем вереница людей с предметами, похожими на молотки, в руках брела по узкому разветвленному каньону. Дойдя до очередной развилки, паломники по очереди вставали на колени и ползли вверх. На середине белого склона каждый погружал голову в небольшую нишу. Простояв так некоторое время, он вставал и, не отряхивая белесой пыли с колен, уходил выше, медленно растворяясь в мареве, наполненном усыпляющим пением цикад и опьяняющим запахом средиземноморских трав. Что люди видели в нише? Тонкую темную полоску глин, в сантиметр или меньше толщиной, — единственное такое образование среди километровых толщ, сложенных известковыми мергелями.
«Глинопоклонниками» стали три десятка палеонтологов, геохимиков и седиментологов, пожелавших взглянуть на границу мелового и палеогенового периодов, или мезозойской и кайнозойской эр, в окрестностях городка Каравака-де-ла-Крус испанской провинции Мурсия. Название городка дословно означает «коровья морда под крестом», поскольку на гербе его изображена коровья голова, а в соборе хранится частица святого креста в крестообразном же реликварии, и на парусах каравелл Христофора Колумба был изображен именно этот реликварий. Но к делу все это не относится, поскольку и городок был основан, и знаменитый мореплаватель уплыл в Индию, а приплыл в Америку только через 66 миллионов лет после того, как в морях и океанах по всему миру образовался темный слой глин. И немало ученых полагают, что, не случись события, которое отразилось в появлении этих глин, не бывать бы на Земле ни Колумбу, ни всех прочих людей. А сами земные гуманоиды, как считал, например, палеонтолог Дэйл Расселл из Национального музея Канады, были бы покрыты чешуей, как у динозавров, потомками которых они и оказались бы. Вот потому эти глины многие специалисты и спешат увидеть воочию (а на коленях приходится ползти и в нишу с головой залезать исключительно потому, что иначе к ним не подобраться).
Точно такая же полоска, но вблизи итальянского городка Губио натолкнула на необычную гипотезу отца и сына Луиса и Уолтера Алварес. Гипотеза предполагала, что господствовавших в меловом периоде на суше динозавров, в воздухе — птерозавров, а в океане — морских ящеров погубил взрыв гигантского астероида или метеорита. И после непродолжительной гибели всех и всего, подорвавшей самое основание пищевой пирамиды, планета оказалась свободной для стремительной эволюции птиц и млекопитающих, что и завершилось появлением человека.
Надо сказать, что убить динозавров, причем побольше и сразу, как тараканов в бане шайкой, ученые и даже люди, далекие от науки (и просто недалекие), пытались неоднократно, буквально с того самого дня, когда зоолог Ричард Оуэн из Королевского хирургического колледжа в Лондоне придумал само слово «динозавр» (греч. «страшный ящер») и вместе со скульптором Бенджамином Уотерхаузом создал первые реконструкции этих существ в натуральную величину и даже больше. В полом каркасе игуанодона, украсившем на потеху обывателей в 1853 году один из лондонских парков, был дан обед на 21 персону. Полтора столетия спустя предположения по поводу безвременной кончины динозавров перевалили числом за сотню. По мысли их авторов, динозавры скончались оттого, что были слишком большими; больными; узко специализированными; редко занимались сексом; не заботились о потомстве; несли яйца в слишком толстой скорлупе, отчего молодняк не мог проклюнуться; им стало слишком жарко; замерзли; отравились цветами и плодами; утонули; засохли… Из данного очень неполного перечня видно, что можно брать любой глагол или прилагательное, добавлять наречие «слишком» и вот вам — очередная идея о причине вымирания динозавров.
Правда, до поры до времени никто не думал, что угроза явилась из космоса. Лишь палеонтолог Макс Уолкер де Лобенфелс из Колледжа штата Орегон, который всю жизнь занимался губками, написал в 1956 году небольшую заметку «Вымирание динозавров: еще одна гипотеза» — о том, что ящеров мог погубить взрыв метеорита. Поводом к появлению статьи послужило двойное (1937 и 1941 годы) прохождение километрового астероида Гермес на расстоянии от орбиты Земли, лишь в 1,6 раза превышавшем дистанцию до Луны. Это сейчас всем все ясно (если не считать ученых, конечно), а в те годы лишь самые горячие головы связывали образование кратеров на Земле, где их еще поискать надо с помощью геологических методов, и даже Луне, где их прекрасно видно в самый плохонький бинокль, с падением небесных тел, а не с взрывами вулканов. Так и студентов-геологов по всему миру учили.
Одна из горячих голов принадлежала астроному Джину Шумейкеру, участвовавшему в геологической подготовке американских астронавтов, побывавших на Луне. В 1993 году он вместе с Дэвидом Леви открыл комету, годом позже поразившую Юпитер (впрочем, без заметных последствий для этой планеты), а в 1999-м стал первым человеком, похороненным на Луне. Шумейкер полагал, что астероиды и крупные метеориты в силу своей природы падали и на Луну, и на Землю, и предлагал искать следы древних кратеров. А лауреат Нобелевской премии по химии за открытие тяжелого водорода, дейтерия (1934 год), Гарольд Юри советовал обратить внимание на тектиты — частицы кремнистых минералов, расплавившееся от мощного метеоритного удара и застывшие в виде стеклянных капель.
До этого большинство апологетов космического катаклизма искали причину этого события во взрыве сверхновой звезды в ближайших, до 50 световых лет, окрестностях Солнечной галактики: узкий пучок гамма-лучей от взрыва пробивает озоновый щит и беззащитная Земля подвергается ультрафиолетовому облучению, пока на ней не остаются лежать одни кости… «Но почему от ультрафиолета не сгинули млекопитающие?» — спросите вы. «А потому, — вам ответят (и, вероятно, всерьез), — что они тогда еще жили в норах». Хочется добавить: наверное, вместе с птицами, крокодилами и черепахами, хотя крокодилы могли и под водой отсидеться, а черепахи — под панцирем…
Тридцать с лишним лет назад придумать можно было еще много чего, но вот доказать… Поиском доказательств и занялся в окрестностях Губио геофизик Уолтер Алварес. Для начала требовалось понять, сколько времени длилось вымирание? То есть насколько быстро накопились глины. Идею подсказал старший Алварес — физик-атомщик, лауреат Нобелевской премии за вклад в исследования элементарных частиц (1968 год) и один из участников «Манхэттенского проекта», связанного с разработкой атомного оружия: поскольку космические частицы оседают на Землю с постоянной скоростью, то, определив, сколько в слое накопилось, скажем, иридия, можно установить — в течение какого времени. Ожидалось, что этот исключительно редкий в земной коре металл будет встречаться в количестве не более атома на 10 миллиардов всех прочих частиц…
Но обнаружили его в тридцать раз больше! Иридиевая аномалия, одним словом. Откуда иридий мог взяться в таком немыслимом количестве? Только из космоса. Неужели в конце мелового периода действительно взорвалась сверхновая? Тогда в глинах должен был накопиться еще и плутоний-244. Плутония не нашли. Иридиевая аномалия в отсутствие плутония указывала на иной космический объект — астероид, и, следовательно, сам металл мог быть рассеян по всей Земле от астероидного удара о ее поверхность. Такой взрыв поднял бы миллионы тонн пыли, наполнившей атмосферу и закрывшей солнце, прекратился бы фотосинтез, развитие растений, а животные лишились бы пищи… Обо всем этом Алваресы и сообщили в журнале «Science» в 1980 году. И так уж получилось, что в том же году палеонтологи Ян Смит и Ян Гертоген из Свободного университета Амстердама, но в другом ведущем журнале — «Nature» поведали об обнаруженной ими в каньоне под Каравакой-де-ла-Крус и в нескольких других европейских разрезах той самой темной глиняной «полоски», где совершенно отсутствовали раковинки планктонных водорослей и амеб, из которых как раз и состояли километровые толщи мергелей выше и ниже глин.
На первую половину 80-х годов прошлого столетия пришелся пик холодной войны, и состояние перегретых политических умов (увы, это их естественное состояние, а мозг, будучи перегретым, отключается) подстегнуло интерес к теме гибели всего живого в масштабах отдельно взятой планеты: а что, если по ней ядерной бомбой вдарить, да не одной, — получим тот же самый эффект? До практических испытаний, правда, не дошло. Посчитали теоретически и пришли к выводу, что хороший астероид посильнее всего ядерного арсенала человечества будет — примерно в 10 тысяч раз… Своих страшилок добавили палеонтологи: горящие леса; облака сажи, не дающие пробиться и лучику солнца; астероидная зима; расползающаяся озоновая дыра; кислотные дожди; окисление океанских вод с растворением известкового планктона и рифов; гигантское цунами, вызванное 11-балльным землетрясением и накрывшее половину Северной Америки… Полный «армагеддон», одним словом.
Затем на полуострове Юкатан в Мексике при проведении нефтеразведочных работ был обнаружен кратер Чиксулуб, который после тщательных датировок, показавших точное время 65,5 миллиона лет, объявили следом падения астероида, положившего конец мезозойской эре. Подходил и размер: именно такой отпечаток должно было, по расчетам Алваресов, оставить космическое тело с 10-километровым поперечником, врезавшееся в Землю на скорости 20 километров в секунду. Эта вмятина, большая часть которой скрыта под волнами Мексиканского залива, представляет собой ископаемый кратер диаметром 150 километров и глубиной 200 километров, ограниченный валом из ударной брекчии — угловатых кусков горной породы, выбитых из самых разных подстилающих отложений. (Для сравнения: Челябинский, или Чебаркульский, метеорит, утром 15 февраля 2013 года перепугавший всю планету, был всего 17 метров в поперечнике, весил при входе в атмосферу 10 тысяч тонн и двигался со скоростью 18 километров в секунду; при его взрыве выделилось 500 килотонн энергии.)
Дальше, поскольку великих вымираний на Земле за последние 540 миллионов лет случилось несколько (по меньшей мере пять, и мел-палеогенеовое, с которым связывают кратер Чиксулуб, отнюдь не самое массовое из них), начали искать следы подобных ударных событий (кратеры, цунамиты, тектиты, шоковый кварц — пронизанные в двух направлениях ударными микротрещинами кристаллы и, конечно, иридиевые аномалии), приуроченные к этим пяти рубежам — позднеордовикскому (444 миллиона лет), позднедевонскому, или фран-фаменскому (364 миллиона лет), пермо-триасовому (248 миллионов лет) и позднетриасовому (205 миллионов лет), а также к другим, менее явным событиям вымирания. И находили. Все те же черные полоски глин с повышенным содержанием различных изотопов и элементов.
В 1984 году палеонтологи Дэвид Рауп и Джек Сепкоски из Чикагского университета предположили даже, что в последние 250 миллионов лет эти события имели определенную периодичность: каждые 26 миллионов лет Землю накрывало медным тазом… Извините, ударной волной. В свою очередь, астрофизики изобрели причину этой периодичности: двойную звезду Солнца — со зловещим именем Немезида, которая, обращаясь по очень вытянутой эллиптической орбите, пересекает облако Оорта — трил-лионное скопление комет, окружающее Солнечную систему, — и своим притяжением изменяет орбиты этих небесных тел. Кометы разлетаются, неся смерть всему земному и живому…
У неокатастрофистов, объявившихся в 1980-е годы, были предшественники — катастрофисты. Первым среди них принято называть зоолога и палеонтолога Жоржа Леопольда Кретьена Фредерика Дагобера Кювье. Он пережил две французские революции (1789–1799 и 1830 годов), Первую республику с Директорией, возвышение и падение Наполеона Бонапарта и реставрацию монархии, но при этом ничего не терял, а только приобретал новые посты и звания, став к концу жизни одним из сорока бессмертных (французским академиком), членом многих академий и королевских научных обществ от Лондона и Берлина до Санкт-Петербурга и Калькутты, бароном и пэром Франции в отличие, скажем, от его соратника по академии, известного химика Антуана Лорана Лавуазье, окончившего жизнь на гильотине. Возможно, удачная судьба Кювье была связана с его ролью: занимаясь постоянно научными изысканиями в Парижском бассейне, он стал непревзойденным знатоком строительного камня (и, как следствие, возглавил Комитет внутренних ресурсов), способным указать, где закладывать карьеры и катакомбы для добычи наиболее прочных горных пород.
Палеогеография Земли на рубеже пермского и триасового периодов: узкий и неглубокий океан Тетис вклинивается с востока в суперматерик Пангею; 291 миллион лет назад
Основной геологический труд Кювье называется «О переворотах на поверхности Земли», но посвящен он не катастрофическим событиям, а длительным геологическим процессам, ведущим к затоплению одних территорий и осушению других: «Одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря…» Под действием этих процессов и меняется состав животного и растительного мира. Иначе никак: Кювье внимательно изучал мумифицированных кошек, привезенных им из экспедиции в Египет, и, по-цимая, что они очень древние, не мог отыскать никаких отличий от современных. Тем не менее слова о том, что организмы вымирают, были очень смелыми для его времени: не должны были вымирать совершенные твари Божьи. Сейчас описанные Кювье геологические явления называют эпейрогеническими (от греч. ηπειρος — материк, суша и γενεσις — рождение), подразумевая подъемы и падения уровня моря, ведущие к образованию обширных континентальных морей или плато.
Подлинным творцом катастрофизма считается ученик Кювье, палеонтолог Альсид Д'Орбиньи, увидевший в геологических слоях 27 полных вымираний прежних видов с последующим возникновением новых. За полтора столетия, прошедших со времен Д'Орбиньи, выяснилось, что многие из выявленных им событий носят сугубо местный характер и связаны с формированием отдельных морских бассейнов, таких, например, как Парижский. Соответственно, никто в это время не вымирал, а просто перемещался (мигрировал) в иной бассейн или на другой участок суши или выживал на небольшой акватории/территории, где сохранялись подходящие условия обитания, — в своего рода убежище, или рефугии. За малостью рефугия обнаружить его в толщах осадочных отложений удается редко.