Почему они вымерли? О потоке космических лучей, гибели ящеров и полной неопределенности

С каждым годом палеонтологи открывают все новые и новые виды ископаемых животных. И все более отчетливо проступает одна из основных закономерностей развития органического мира: все когда-либо существовавшие на планете группы животных возникали, прогрессировали, достигали наивысшего расцвета, а затем довольно быстро приходили в упадок и вымирали, уступая место следующей, более высокоорганизованной группе организмов.

Палеонтологов давно занимает вопрос: почему происходят такие скачкообразные изменения в составе животного мира? Специалисты по различным группам фауны посвятили немало исследований выяснению причин, вызывавших гибель обитателей Земли. Но, пожалуй, наибольшее число гипотез было высказано по поводу вымирания гигантских ящеров-динозавров, произошедшего на границе мелового и палеогенового периодов.

Выяснение причин гибели обширных групп организмов имеет большое научное и практическое значение. Каждый шаг на пути решения вопроса: почему вымирают те или иные животные и растения? - способствует становлению теории эволюции, помогает прогнозировать грядущие глобальные изменения природной обстановки, позволяет реконструировать процессы формирования генетических характеристик живых существ, дает основу для построения моделей развития физиологических функций организмов. А поскольку любой организм неизбежно несет на себе печать той среды, в которой протекала его жизнь, знание этих закономерностей проливает свет на непознанные события геологической истории и обогащает наши представления об условиях формирования многих минеральных богатств планеты.

Динозавры - лишь один, хотя и очень эффектный пример в истории преобразования органического мира. Гигантские пресмыкающиеся, некогда широко расселившиеся по планете, вымерли около 70 млн. лет назад. По геологическим масштабам это сравнительно близкое к нам время, и осадочные отложения сохранили много сведений об этих интересных животных. Почему же на границе мезозойской и кайнозойской эр исполинские ящеры навсегда исчезают с лица Земли?

Высказывалась мысль, что ящеры погибли в результате похолодания. В конце мелового периода из полярных областей земного шара двинулись ледники. Медленно, но неуклонно наступали они, оттесняя животных псе дальше и дальше к югу. Климат сделался суровым. Это похолодание и стало гибельным для динозавров: они были пресмыкающимися, а у пресмыкающихся температура тела непостоянна и полностью зависит от температуры окружающей среды. Холод убил великанов.

Однако это предположение едва ли можно считать верным. Действительно, наступление ледников могло привести к гибели тех или иных животных. Так, совсем недавно - во времена великих четвертичных оледенении - вымерли мамонты, носороги и другие звери, населявшие северные районы нашей страны несколько десятков тысяч лет назад. Но скелеты динозавров в ледниковых отложениях не встречаются. Напротив, чаще всего их находят в таких условиях, где и речи не может быть о гибели животных от суровости климата. Ящеры жили и погибали в теплых и влажных местностях; об этом говорит состав горных пород, в которых встречаются кости этих древних пресмыкающихся.

Можно было бы допустить, что не сами ледники, а связанное с их приходом общее понижение температуры явилось причиной вымирания динозавров. Подобные бедствия нередко случаются и в наши дни. Так, во время сильных морозов зимой 1829/30 г. в Исландии вымерзли все до единого земноводные. С тех пор прошло уже более 150 лет, но на острове до сих пор нет ни одного представителя этого класса.

Таким образом, похолодание способно уничтожить определенную группу животных. Но это может произойти только на обособленных участках суши, скажем, в межгорной котловине или на островах, откуда животные не имеют возможности переселиться или перекочевать в более благоприятные для жизни районы. Поэтому объяснение гибели многочисленных, распространенных по всей Земле групп животных такими причинами выглядит не очень убедительно.

Поистине трудно представить себе природные силы, которые могли бы в чрезвычайно короткий срок одновременно убить всех представителей какой-либо группы животного мира, обитавшей в разных частях света. Ведь погибли не только жители суши. Вместе с ними исчезли и морские формы гигантских пресмыкающихся, и летающие ящеры. Словно какая-то неведомая рука одним взмахом в очередной раз смела с поверхности планеты значительную часть ее населения.

Геологи заметили, что переломные моменты в истории Земли, сопровождающиеся сменой групп животных, почти всегда приурочены к тем периодам, когда в земной коре усиливались процессы горообразования. Поэтому некоторые исследователи считают, что и вымирание динозавров является следствием так называемой ларамийской революции, представляющей собой продолжительный ряд движений земной коры, которым сопутствовали рождение новых горных цепей и усиление извержений вулканов. Эти процессы, по-видимому, могли погубить животный мир отдельных районов. Но едва ли подобные катастрофы отразились бы на жителях всех областей земного шара. Тем более, что ларамийское горообразование не было мгновенным событием, а распространялось по различным материкам постепенно.

Рассматривая пример с ящерами, некоторые ученые предполагают, что в их вымирании решающую роль сыграли млекопитающие и птицы.

Млекопитающие появились еще в мезозойской эре и получили широкое развитие с начала палеогенового периода. Их мозг был устроен значительно сложнее, нежели у пресмыкающихся; кроме того, млекопитающие обладали горячей кровью. Следовательно, они в меньшей степени зависели от изменений климатических условий и легче приспосабливались к новой обстановке, сложившейся на Земле в начале кайнозойской эры. К тому же млекопитающие были более подвижными, чем громоздкие динозавры. Поэтому в борьбе за существование они могли вытеснить неуклюжих и "неразумных" ящеров.

А у летающих ящеров, например птеродактилей, роковую роль могло сыграть несовершенство строения крыльев. По существу, их крыло представляло собой складку кожи, которая поддерживалась единственным непомерно удлиненным пальцем. Такое крыло было слабым и непрочным. Оно явно уступало крыльям птиц - сложно устроенному и весьма надежному летательному аппарату, повредить который было не столь просто, как тонкую летательную перепонку птеродактиля. По-видимому, летающие ящеры не смогли выдержать конкуренции с птицами, занимающими более высокую ступень эволюционной лестницы.

Поэтому немудрено, что динозавры уступили место более высокоорганизованным существам во всех трех стихиях, где еще недавно они господствовали безраздельно. В воде и на суше воцарились теперь млекопитающие, а в воздухе полновластными хозяевами стали представители другого класса теплокровных животных - птицы.

Но гипотеза, предполагающая, что главной причиной гибели ящеров явилась их конкуренция с теплокровными животными, не придает должного значения тому факту, что млекопитающие мирно сосуществовали с пресмыкающимися на протяжении долгого времени, исчисляемого многими миллионами и даже десятками миллионов лет. К тому же в конце мелового периода млекопитающие были еще мелкими и хилыми по сравнению с колоссальными пресмыкающимися. И только после гибели динозавров они начали активно расселяться по Земле и быстро совершенствоваться, пока, наконец, не достигли того уровня развития, на котором мы видим их сегодня. Во всяком случае, геологическая летопись не сохранила останков таких высокоорганизованных млекопитающих, которые жили бы одновременно с ящерами и были настолько развиты, чтобы вытеснить этих исполинов.

Кроме того, на основании изучения закономерностей роста юных особей, реконструкций системы кровообращения и обмена веществ ряд ученых высказывают предположение, что некоторые виды динозавров были... теплокровными. Удалось обнаружить череп одного из хищных ящеров - тиранозавра, свидетельствующий о том, что и среди динозавров, по-видимому, имелись группы с весьма развитым мозгом. А тот факт, что многие формы летательных перепонок успешно ассимилированы современными млекопитающими, заставляет усомниться в утверждениях об эволюционной непригодности крыла ящеров.

В 1957 г. астрономы И. С. Шкловский и В. И. Красовский предложили еще одну гипотезу, на первый взгляд весьма правдоподобную. Сущность ее заключается в следующем.

Из мирового пространства на Землю непрерывно приходит поток космических лучей. Эти лучи представляют собой стремительный ливень атомов водорода, гелия и других элементарных частиц. Космическое излучение гибельно для живых существ. Подобно невидимым иглам, пронзают эти лучи тела организмов и разрушают живую ткань. К счастью, атмосфера Земли сильно поглощает космическое излучение, и в настоящее время интенсивность поступления этих лучей такова, что они заметно не отражаются на жизни обитателей Земли.

Во время так называемых вспышек Солнца количество приходящих на Землю космических лучей заметно возрастает. Но главный источник космического излучения, по-видимому, находится не на Солнце.

Астрономы связывают происхождение основной массы космических лучей со вспышками особых звезд, получивших название "сверхновых". Известен факт, что под действием каких-то еще достоверно не известных науке физических процессов некоторые звезды неожиданно взрываются. Эти взрывы сопровождаются выделением громадной энергии, в том числе появлением мощных потоков космических лучей.

Подсчитано, что за все время существования нашей планеты могло произойти около десяти вспышек сверхновых звезд, расположенных сравнительно близко от Земли. Все эти вспышки должны были повлечь за собой сильное космическое излучение, мощность которого могла стать настолько значительной, что оно сумело бы оказать существенное влияние на развитие жизни на Земле.

Отсюда родилась мысль, что гигантские ящеры погибли в результате усиления притока космических лучей, которое могло случиться вследствие вспышки одной из сверхновых звезд.

Но за всю историю Земли могло произойти всего десять подобных вспышек. Возраст Земли равен по крайней мере 5 млрд. лет, следовательно, на последние 600 млн. лет приходятся только одна-две вспышки новых звезд. А ведь за это время животный мир земного шара коренным образом изменялся по крайней мере 14 раз.

Гибель динозавров не представляет собой какого-то исключительного события в истории жизни; это лишь одно из проявлений закономерной смены растительных и животных групп. Если даже предположить, что древние животные действительно погибали от воздействия космических лучей, то почему тогда вымирание различных групп организмов обычно происходило неодновременно? Почему, например, космическое излучение не погубило других животных, живших рядом с динозаврами? Почему остались в живых млекопитающие, птицы, земноводные? Почему не погибла растительность на Земле? Ведь космические лучи вредны не только для животных, но и для растений.

Авторы гипотезы предполагали, что ее проверкой могло бы послужить палеонтологическое доказательство того, что динозавры вымерли на Земле повсеместно за время, не превышающее нескольких десятков тысяч лет. Но была ли гибель этой огромной группы организмов столь быстрой? Рассматривая земную историю сквозь призму времени, мы видим ее словно в перевернутый бинокль: чем дальше от наших дней, тем более сближенными кажутся нам события. Это обманчивое впечатление и заставило в прошлом веке сделать предположение об одновременности гибели динозавров.

Однако сейчас мы доподлинно знаем, что вымирание ящеров шло на протяжении долгого времени, исчисляемого не десятками тысяч, и даже не сотнями тысяч, а многими миллионами лет. Одни за другими уходили в небытие различные семейства, роды и виды древних пресмыкающихся. И только в сравнении с огромной длительностью общей истории планеты этот интервал времени представляется нам относительно кратким.

Поэтому специалисты-палеонтологи, которые призваны быть арбитрами при научной оценке подобных гипотез, не могли одобрить "звездную" версию гибели динозавров, не подтверждаемую ни палеонтологическими, ни геологическими материалами.

Достоверно установлено, что в развитии каждой группы органического мира существуют три последовательных этапа.

Первый этап - это зарождение новой группы животных или растений. На этой стадии представители юных групп немногочисленны, а их морфологические признаки, позволяющие проследить преемственность от предковых форм, как правило, необычны и выглядят экзотическими отклонениями от нормы, "узаконенной" предшествующей эволюцией. Количество таких организмов постепенно возрастает. Некоторые их признаки, оказавшиеся бесперспективными, природа отсеивает; другие признаки совершенствуются, а иногда даже обретают гипертрофированные формы. Этот этап, если можно так сказать, - детство и юность группы организмов.

Второй этап - молодость и зрелость органической группы. В это время резко умножается численность представителей эволюционирующей группы организмов, быстро растет их видовое многообразие. Животные (или растения) осваивают новые территории и приспосабливаются к различным условиям обитания. На этой же стадии в полной мере осуществляется биологическая специализация организмов, отражающая сложный комплекс их взаимоотношений с внешней средой.

Третий этап - это своеобразная старость группы. На этой стадии организмы как бы утрачивают способность действенно реагировать на перемены, происходящие в окружающем мире, лишаются своей биологической "пластичности" и словно теряют умение вырабатывать приспособительные свойства, которые позволяли бы им переносить изменения внешних условий.

Некоторые представители группы динозавров: 1 - птерозавр; 2 - гадрозавр; 3 - диплодок; 4 - текодонт, палеозойский предок динозавров; 5 - трицератопс; 6 - сколозавр; 7 - тиранозавр.

Мы знаем теперь, что вырождение и вымирание больших групп животных и растений происходит не мгновенно, а на протяжении довольно значительного отрезка времени, длительность которого составляет для животных миллионы лет, а для растений - даже десятки миллионов лет. Так, группа динозавров начинает приходить в упадок во второй половине мелового периода и вымирает только в самом его конце, т. е. это продолжалось 30-40 млн. лет. Значит, гибель этих животных, по-видимому, не могла быть следствием ни быстрого изменения температуры, ни тем более усиления притока космических лучей.

Сходная закономерность прослежена на примере многих вымерших групп фауны и флоры. Но знание этого не дает ответа на вопрос: в чем именно выражались изменения среды, приводившие к преобразованиям органического мира? Что это были за изменения? В качестве объяснения причин вымирания отдельных групп организмов выдвигались гипотезы о повышении радиоактивности; о колебаниях прозрачности воздуха в связи с обильным выбросом вулканического пепла в эпохи горообразовании; о возникновении дегенеративных мутаций под воздействием палеогеографических обстановок, климатических условий и питательной среды организмов; о скачкообразных изменениях солевого режима водоемов... Но ни одна из этих гипотез не позволяла оценить продолжительность превращений животного мира.