Черная полоса

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…

 

О переворотах

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.

Однако «пять больших» вымираний, имеющих всемирное значение, два из которых разделяют целые эры, все же остались. Причем не только астероиды попали под подозрение в связи с массовыми бойнями. Чем хуже вулканы? Неприметный в геологическом масштабе исландский Эйяфьядлайёкюдль, в 2010 году парализовавший и напугавший пол-Европы одним своим названием, выбросил менее 0,01 кубического километра вулканического вещества. Это, в общем, немного. Но извержение Везувия, затопившее лавой и засыпавшее горячим пеплом три римских города — Помпеи, Геркуланум и Стабию — со всеми патрициями и рабами, было в сто раз сильнее. Еще мощнее, в тысячу раз, было извержение в 1883 году вулкана Кракатау в Индонезии, который взорвался вместе с целым островом. Впечатленный необычными атмосферными явлениями в Норвегии, художник Эдвард Мунк написал первую картину из цикла «Крик» с искаженным от ужаса лицом-черепом на переднем плане и кроваво-красным закатом — на заднем и оставил запись в дневнике: «Над черно-голубым фьордом, как кровь и языки огня, висят тучи… я услышал ужасающий, нескончаемый крик природы». Цветовой эффект был порожден светом заходящего солнца, пробивавшего сквозь стратосферу, наполненную сернистыми вулканическими аэрозолями Кракатау.

А когда в 1815 году в Индонезии извергался в 10 тысяч раз более мощный вулкан Тамбора и следующий год в Северном полушарии благодаря этому получил имя «лета без лета», лорд Байрон создал поэму «Тьма», Мери Шелли сочинила один из самых пугающих романов всех народов и времен — «Франкенштейн». Вулканические аэрозоли Тамборы три года витали над Землей, понизив среднегодовую температуру на 2,5 °C. Когда же 74 тысяч лет назад там же, в Индонезии, извергался в 3 миллиона раз более мощный Тоба (теперь на его месте раскинулось озеро), вулканическая зима длилась целую вечность — несколько лет, а общее понижение температуры ощущалось все последующее тысячелетие, что привело к резкому сокращению популяций среди видов млекопитающих, обитавших в Юго-Восточной Азии. Как следствие этого, например, тигр и человек разумный лишились значительной части своего генофонда. Эти виды после извержения Тобы буквально протиснулись в бутылочное горлышко эволюции — сократись популяция еще немного, вместо тигров на Дальнем Востоке охотились бы пещерные львы, а заповедники для них организовывали неандертальцы. Человек в основном выжил лишь в своем рефугии — африканском Эдеме.

Что уж говорить о времени, когда взрывается не один вулкан, а целый континент вулканов, подобный Западной и Центральной Сибири в конце пермского — начале триасового периода? За кратчайший, по геологическим меркам, временной промежуток (менее 160 тысяч лет, а может быть, и не более 8 тысяч) базальтовые излияния покрыли 7 миллионов квадратных километров; из недр исторглось от 2 до 3 миллионов кубических километров газов, в том числе примерно 100 миллионов тонн двуокиси углерода, содержание которой в атмосфере подскочило в 7-10 раз. Для сравнения: если человечество за текущее столетие сожжет все ископаемое топливо — нефть, газ, уголь, — уровень углекислого газа поднимется всего в 2–3 раза.

Существенную роль в пограничных пермо-триасовых событиях сыграла и палеогеография планеты: все материки были слиты в единый суперконтинент Пангею, простиравшийся от полюса до полюса, куда с востока вторгался узкий и неглубокий океан Тетис, отделяя Сибирь на северо-востоке от Афроамерики на юго-западе. Жизнь Земли была сосредоточена в этом океане и на прибрежной полосе Пангеи, окаймленной горными грядами, а ее центральную часть занимала обширная пустыня, где не выпадало ни капли дождя, а температуры превышали 40–45 °C. Дальнейший разогрев атмосферы за счет парниковых газов и своеобразных солнечных батарей в виде туч, состоявших из серных и углекислых аэрозолей, привел к подкислению и прогреву океана Тетис и высвобождению миллиардов тонн метана, до поры до времени скованных на дне ледяными кристаллами в газовых гидратах. Этот газ является самым действенным парниковым фактором, к тому же он быстро окисляется, расходуя ценный кислород, — вот и еще один источник углекислого газа. Кроме того, вулканический пепел, богатый железом, марганцем и другими микроэлементами, реки и дожди смывали в океан, вызывая бурное «цветение» бактериального и водорослевого планктона, что и привело в конце концов к замору океанской величины. Вот и очередная черная полоса в геологической летописи, причем на этот раз не сантиметровая, а многометровая. И образование этой «полоски» — черных, благодаря накопившемуся в них органическому веществу, сланцев — шло с выделением азота и закиси азота, которые уходили в атмосферу. Дышать становилось все труднее, а в горах, высотой более четырех километров — просто невозможно…

Может быть, именно потому на палеозойско-мезозой-ский рубеж пришлось самое катастрофическое за всю историю жизни на Земле вымирание: свыше 90 процентов морских и более 70 процентов наземных видов исчезли с лица планеты. Пропали все рифостроящие организмы — кораллы, обызвествленные губки и водоросли, и вместо рифов на дне безжизненных морей росли причудливые сростки арагонитовых кристаллов да строматолиты, словно мир опять вернулся в докембрийские времена. (Нечто подобное, кстати, случилось с губками и кораллами в конце раннекембрийской эпохи, а также происходит сейчас.) А на дне остались лишь самые мелкие и просто устроенные животные: им требуется меньше пищи и кислорода. Место пышных лесов заняли поросли древовидных плаунов — нечто похожее на колья с тонкими листочками, да и те чувствовали себя не очень уютно, поскольку хлорсо-держащие выделения вулканов разрушали озоновый слой и ультрафиолетовое излучение напрямую калечило еще не проросшие споры, сернокислые дожди выжигали листву, а последние соки из гибнувших деревьев высасывали расплодившиеся грибы. Потому прекратилось и углеоб-разование. Среди поникших плаунов бродили лишь лист-розавры (зверообразные ящеры, отдаленные родственники млекопитающих, у которых из всех зубов остались два верхних клыка). Увеличенные грудная клетка и части черепа, связанные с дыханием, и роющий образ жизни свидетельствуют о том, что они приспособились к пониженному содержанию кислорода и избыточному ультрафиолету, а клыками выкапывали стигмарии — многократно ветвящиеся корневые поддержки плаунов. Современники ли-строзавров гибли от отека легких, вызванного гипоксией, и отравления углекислым газом — гиперкапнии…

Однако ведь и на рубеже мезозоя — кайнозоя произошло нечто подобное. И в конце ордовикского периода, и на фран-фаменской границе, и триасовый период завершился тем же. Не забудем еще середину кембрийского периода и конец эдиакарского, когда тоже могли случиться мировые «заморы». И везде мы находим «черную полосу» или нечто на нее похожее — прослой безжизненных отложений. Почти к каждой подобной границе приурочены и свой большой кратер, и обширные базальтовые плато (среднекембрийское плато Антрим в Северной Австралии, верхнедевонское Вилюйское плато в Восточной Сибири, верхнетриасовая Центральноатлантическая магматическая провинция и верхнемеловое плато Декан в Индии).

 

Всемирный потоп и прочие мелочи

Не будем забывать о глобальных подъемах и падениях уровня моря, увиденных в геологической летописи Жоржем Кювье, и обитателях суши, «поглощаемых потопами», и «других, населявших недра вод», оказавшихся «на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря». Могло падение уровня Мирового океана или горообразование быть столь же губительным для обитателей планеты, как гигантские астероиды и массовые извержения вулканов? Теперь известна основная причина наступления моря на континенты — когда материки дробятся, растут средин-но-океанические хребты, длина которых увеличивается, а вместимость океанических чаш уменьшается. Смыкание материков в суперконтинет, подобный Пангее, наоборот, ведет к отступлению моря. Совокупность этих процессов называется тектоноэвстазией. Есть еще гляциоэвста-зия — колебания уровня Мирового океана из-за таяния или намораживания ледяных шапок. При самом неблагоприятном (смотря, правда, для кого) совпадении событий — таянии всех ледников и вздымании протяженных срединно-океанических хребтов и поднятий — уровень Мирового океана повысится на 250 метров (как было незадолго до мезозойско-кайнозойского рубежа), но не более того. И ожидать разбухания Мирового океана вдвое, чтобы он покрыл хотя бы большую часть нынешней суши (при средней ее высоте 670 метров над уровнем моря), не приходится: в океане сосредоточено в сорок раз воды больше, чем во всех льдах, снегах, облаках, подземных источниках, реках, озерах, почвенных капиллярах и болотах, вместе взятых. И если все это единовременно оттуда «выжать», всемирного потопа все равно не получится. К тому же повышение или понижение уровня моря, равно как и рост горных цепей, — процессы настолько медленные, что привести к каким-либо катастрофическим последствиям даже в масштабах геологического времени не способны. Например, при таянии обширного материкового ледового щита в Северном полушарии, последовавшего за окончанием ледниковой эпохи, уровень моря поднимался со скоростью не более 4–6 сантиметров в год, что можно рассчитать по темпам роста рифостроящих кораллов. Эти существа должны были успевать за уходящей от них поверхностью моря, так как на глубине их фотосинте-зирующие сожители остались бы без источника энергии и, как следствие, сами кораллы — без строительных материалов и почти без пищи.

Самое крупное наводнение в истории Земли было далеко не глобальным, но будь в то время мир населен людьми, напугало бы их гораздо больше, чем библейский потоп. К тому времени — 6 миллионов лет назад — Пангея уже давно распалась, некоторые ее южные части (Африка с Аравией и Индия) напирали на Европу и Северную Азию. Океан Тетис сначала закрылся с востока, от него остались Средиземное, Черное, Каспийское, Аральское и ряд ныне не существующих морей (в некоторых среднеазиатских колодцах до сих пор живут их реликтовые обитатели — морские амебы — фораминиферы), а затем и с запада. Поскольку приток океанических вод в замкнутый бассейн прекратился, он стал испаряться. Наступил мессинский кризис (названный по городу Мессина на Сицилии, в окрестностях которого издревле добывали соль). Вымерли морские организмы, их сменили бактериальные сообщества, оставившие следы в виде тонкополосчатых холмов, а затем пришло время галоархей, обитающих в теплых рассолах (некоторые из них, запаянные вместе с рассолом в соляных кристаллах, живы и ныне). Образовались гигантские залежи гипса, каменной и других солей (общим объемом свыше миллиона кубических километров), поскольку на дне пересыхающих котловин (до 5 километров глубиной), куда по каньонам с двухкилометровыми стенками стекали Нил, Рона, По, Эбро, температура была на 25–30° выше, чем у кромки (во впадине Мертвого моря температура выше на 10°, а она расположена всего-то на 400 метров ниже уровня моря).

О пересыхании моря на месте нынешнего Средиземного моря впервые дознался Иван Сергеевич Чумаков с геологического факультета МГУ, в середине 1950-х годов работавший главным геологом на строительстве Асуанской плотины в Египте и обнаруживший древний каньон Нила. Но движение плит не ослабевало, и уровень Мирового океана начал подниматься — росли срединно-океанические хребты, и 5,3 миллиона лет назад «плотину» прорвало — появился Гибралтарский пролив. С 800-метровой высоты в пустую котловину водопадом обрушилась Атлантика, чтобы породить нынешнее Средиземное море, наполнив его «всего» за 15–20 тысяч лет, потому и слой, отвечающий этому событию, имеет толщину всего в несколько сантиметров. Стада травоядных, пасшиеся в то время на средиземноморских возвышенностях (а ныне — подводных горах), покрытых саванной, были приговорены.

Другая катастрофа местного масштаба случилась во второй половине каменноугольного периода на нынешнем востоке США: за какой-то небольшой промежуток времени в осадочную толщу оказался вмурован целый лес с деревьями до 4,5 метра высотой, которые окаменели, но не упали. Казалось бы, такое событие просто невозможно объяснить в рамках традиционной геологии. Однако прежде, чем домысливать вмешательство высших сил или потешаться над бессилием науки, разберем окаменевший лес Блю-Крик по деревцу, точнее, по колышку (ни веток, ни листьев на окаменевших стволах не осталось), как это сделал палеонтолог Роберт Гасталдо из Колледжа имени Колби в штате Мэн. Тоненькие кордаиты (голосеменные) не выдержали напора осадочной массы и полегли. От древовидных папоротников остались лишь самые верхушки, поскольку нижняя часть этих деревьев отмирает еще при жизни. Лепидодендроны и сигиллярии (древовидные плауны) сохранились в виде слепков: у них была очень толстая — в три четверти ствола — и крепкая кора, которая и поддерживала эти деревья в отсутствие древесины; поэтому, когда сгнила непрочная сердцевина, осадок насыпался внутрь и затвердел; впоследствии кора отставала кусками и была погребена новыми слоями ила и песка. Но самое интересное произошло с каламитами — древовидными хвощами: они несколько раз пытались укорениться заново, выше «этажом». Именно каламиты и подсказали, что лес не окаменел мгновенно, будучи единовременно накрыт осадочной толщей, а опустился на 5 метров ниже уровня моря вместе с заболоченным участком речного эстуария, где и рос. А затем постепенно — под действием землетрясений, обычных в сейсмичной зоне, которой 300–310 миллионов лет назад являлись Аппалачи, — был засыпан речными осадками. Сами же песчаники и глины (окаменевший песок и ил) ритмично чередуются друг с другом, указывая на то, что погружение то ускорялось, и тогда река сгружала здесь песок, то замедлялось, и ослабшее течение приносило лишь частицы глинистой размерности. Исходя из скорости разложения листового опада в болотной среде и темпов опускания небольших блоков земной коры в зонах землетрясений, можно вычислить, что гибель леса растянулась на несколько десятков лет, но чтобы дерево обратилось камнем, понадобились тысячелетия.

В общем, можно сказать, что геологические катастрофы могут быть поистине грандиозными, но только в пределах относительно небольшого участка поверхности.

 

Виновник не найден

Но может быть, все взаимосвязано: в Землю ударяет крупный астероид; в каком-то месте земная кора, не выдержав нагрузки, трескается; по «малым» трещинам изливаются базальты, а вдоль «крупных» — начинают дробиться материки, между которыми растут океаны и срединно-океанические хребты, выталкивая морские воды на сушу? Такой всеобщий Апокалипсис с единовременным Содомом, Гоморрой и Ноевым потопом, повторяющийся снова и снова раз в 50-100 миллионов лет? А если еще добавить, что «вот и пришел очередной срок и в наступившем году как шандарахнет», то 90 процентов читателей поверят, а самые нетерпеливые побегут в ближайший магазин за свечками, спичками и солью.

Но не будем спешить: все, что случается на планете достаточно часто, ни к чему катастрофическому не приводит. В конце 1960-х годов, когда в ископаемой летописи Земли впервые были обнаружены инверсии магнитного поля, или палеомагнитные аномалии, — геологические свидетельства перемены магнитных полюсов, тоже показалось — вот она истинная причина всех бед. Ведь за время смены полюсов (несколько тысячелетий) магнитная оболочка планеты — магнитосфера — перестает быть надежным щитом для ее населения. Усиление потока заряженных частиц в верхних слоях атмосферы сказывается на утоньшении озонового слоя и ведет к повышению ультрафиолетовой радиации на поверхности Земли. Кто не погибает сразу, тот сильно мутирует. Эти явления потому и назвали аномалиями, что считали их чем-то экстраординарным, и пока о реальном числе ископаемых инверсий и их частоте ничего не знали, им было принято давать имена собственные, в честь известных физиков и геофизиков. Например, эпоха Брюнес названа именем Бернара Брюна, в начале XX века описавшего явление смены магнитных полюсов; она началась 730 тысяч лет назад и длится по сию пору. Графически череда этих эпох изображается в виде колонки из белых и черных полос, за что палео-магнитные исследования и окрестили «черной магией». Продолжение исследований выявило, что за последние 600 миллионов лет эпохи нормальной и обратной полярности чередовались в среднем каждые 350–400 тысяч лет, а в отдельные периоды — даже чаще. Массовые вымирания происходили намного реже, да и трудно было бы представить, что организмы не смогли приспособиться к явлению, случавшемуся по нескольку раз за время существования вида. (Сами следы инверсий запечатлеваются в виде естественной остаточной намагниченности глинистых частиц, содержащих магнитные минералы — магнетит, ильменит и другие, которые, будучи диполями — своего рода магнитными стрелками, четко указывают на положение магнитных полюсов в древности, поскольку навсегда застыли в горной породе, словно прижатая к стеклу стрелка компаса; по этим стрелкам и определяют положение континентов в прошлом.)

А сколько крупных кратеров можно насчитать на поверхности планеты? Гораздо больше, чем массовых вымираний, причем никакой периодичности и в вымираниях, и в падениях астероидов, тем более взаимосвязанной, нет. Скажем, во время образования Чесапикской и Попигайской астроблем (по 100 метров в диаметре каждая) никто вроде и не вымирал. И даже Чиксулубский кратер, согласно данным группы Герты Келлер из Принстонского университета, оказался на 130–150 тысяч лет древнее знаменитых глин, отмечающих мел-палеогеновую границу. Более того, ископаемая морская микрофауна в мексиканских разрезах, сохранившаяся выше и ниже слоя с чиксулубскими тектитами, — одна и та же. Никто не исчез даже рядом с местом падения астероида! А это важно, поскольку речь здесь идет о довольно полном разрезе морских отложений и обширном для статистических выкладок материале — обильных микрофосси-лиях, тогда как останки динозавров весьма фрагментарны и происходят из довольно неполных континентальных разрезов. Одним из них является знаменитый Хелл-Крик, где каждая новая экспедиция приходит к новым, своим выводам. Доходит до курьезов: так, в 1986 году зубы динозавров нашли выше верхней границы меловых отложений. И лишь десять лет спустя поняли, что зубы, будучи очень твердыми объектами, были вымыты палеогеновыми реками из меловых песчаников и оказались среди новых русловых отложений. Палеонтолог Дэвид Арчибалд из Государственного университета Сан-Диего назвал эти находки «зомби-видами». Этот термин теперь прижился наряду с «Лазарь-видами» — так называют организмы, которые «умерли», исчезли из ископаемой летописи, а затем «воскресли», то есть начали встречаться вновь, и «Элвис-видами» — новыми видами, очень похожими на вымершие, но не родственными им.

«Дымящийся пистолет», как именуют в англоязычной литературе Чиксулубский кратер, намекая на него как на неоспоримую улику, вообще оказался не того калибра: чтобы случилось то, что произошло на границе мелового и палеогенового периодов, астероид должен был оставить вмятину в 1,5 раза больше. А как же иридиевая аномалия? Аномалией она выглядит лишь в нескольких разрезах, включая Губио, попавшийся Алваресам, а в других местах иридия накопилось в пределах земной нормы — менее 5 (а не 30) атомов на 10 миллиардов частиц. При событиях космических масштабов такого разброса не бывает.

Но может быть, веской причиной гибели всего живого были обширные извержения? Не похоже: кембрийские излияния случились уже после основных событий вымирания и, вероятно, оказались лишь причиной исчезновения последних рифостроящих организмов, которые, похоже, действительно растворились в подкисленной морской воде. На подходе к пермо-триасовому рубежу, согласно расчетам Марианны Пирсон и ее коллег из Университетского колледжа Лондона, наземные растительноядные позвоночные пережили два существенных обновления состава: в середине пермского периода исчезли диадектоморфы, казезавры и эдафозавры, на пермо-триасовом рубеже — парейазавры и капторины, а диноцефалы и болозав-ры пережили первое из этих вымираний, но не дожили до второго. Все эти полуводные ящеры напоминают пресмыкающихся, но парейазавры ближе к черепахам; диадектоморфы, капторины и болозавры сохранили признаки земноводных; казезавры, эдафозавры и диноцефалы начали приобретать черты млекопитающих.

Пестрота состава в этой последовательности фаун скорее говорит об их постепенном замещении, чем о внезапном вымирании, вызванном экстраординарными причинами. А Дмитрий Евгеньевич Щербаков из Палеонтологического института РАН показал, что сходным образом на этом интервале сменяют друг друга ведущие группы сосущих растительноядных и крупных хищных насекомых: например, число палеодиктеоптер (крупные насекомые с колющим хоботком и похожими на стрекозиные крыльями) и стрекоз начинает падать задолго до пермо-триасовой границы, а им на смену постепенно заступают новые — цикады и прямокрылые титаноптеры, похожие по характеру вооружения на богомолов. Нечто подобное в конце пермского периода произошло и с растительностью.

Для позднеордовикского вымирания своего обширного континентального излияния базальтов не находится, зато есть нижнеюрское базальтовое плато Кару в Южной Африке (190 миллионов лет) и нижнемеловое — Парана в Южной Америке (130 миллионов лет), для которых, напротив, трудно подобрать соответствующие их размаху вымирания.

 

Цветная революция

В начале 1990-х годов многие ученые обратились к анализу кризисов доисторических эпох с точки зрения не удара извне (падение астероида, взрыв вулкана), а состояния биоты, к которому она пришла за время развития. Важные работы на эту тему принадлежат Владимиру Васильевичу Жерихину, работавшему в Палеонтологическом институте АН СССР (позднее РАН). Будучи энтомологом, он обратил внимание на то, что среди насекомых, составлявших основу биоразнообразия суши, кризис случился не во время падения метеорита, а примерно за 35 миллионов лет до этого события — в середине мелового периода. Именно тогда древние, мезозойские, группы стремительно стали замещаться современными: наступила пора мотыльков, общественных насекомых (пчелы, осы, муравьи, термиты, жуки-короеды), а также златок и долгоносиков среди жуков: все эти шестиножки питаются разными тканями и выделениями покрытосеменных.

Поскольку жизнь насекомых тесно связана с растениями, Жерихин предположил, что в растительном мире свершилась революция: на смену голосеменным пришли цветковые, или покрытосеменные, составляющие 90 процентов разнообразия современных наземных растений (257 тысяч видов). Конечно, появились они раньше — не позднее начала мелового периода, но главенствующее положение начали занимать в середине периода и к моменту образования Чиксулубского кратера уже правили бал. Кайнофит (новый растительный мир) опередил кайнозой (новый животный мир) на 35 миллионов лет и повлиял на суше на все остальное: вслед за растениями должны были измениться или исчезнуть прежние группы растительноядных животных, а затем и хищники — все сообщества, или ценозы. Жерихин назвал это событие «среднемело-вым ценотическим кризисом».

Как удалось покрытосеменным 100 миллионов лет назад совершить переворот? Видимо, изначально это были невзрачные мелколистые кустарнички, выживавшие по берегам рек, озер, на обрывах и на других участках, где все часто смывало водой или засыпало грунтом. Голосеменные, довлевшие в устойчивых сообществах, не приживались в подобных непостоянных обстановках, а выживали там «эксплеренты», как предложил называть подобную экологическую группу растений географ и ботаник Леонтий Григорьевич Раменский, служивший в 1930-1950-е годы во Всесоюзном НИИ кормов. Он разделил растения в сообществах на три группировки: эксплеренты, или «заполнители» (от лат. ex-pleo — заполнять), виоленты, или «силовики» (violo — совершать насилие) и патиенты, или «терпельники» (patior — терпеть). Происходит примерно следующее: «заполнители» заполняют освободившийся в результате наводнения или иного природного катаклизма участок и преобразуют его в пригодное для относительно спокойного существования место; тогда появляются «силовики» и при попустительстве «терпельников» занимают удобную жилплощадь, вытесняя «заполнителей». В современном мире типичными эксплерентами являются одуванчики: они прекрасно себя чувствуют, пока городские службы с рвением, достойным лучшего применения, по нескольку раз в неделю налысо выбривают газоны; и чем чаще это происходит, тем лучше растут одуванчики, а отнюдь не декоративные травы, для которых газоны и задуманы. Но стоит газонокосилкам поломаться, на смену эксплерентам-одуванчикам приходит устойчивое сообщество — разнотравье с гвоздиками, цикорием, ромашками и клевером, радующее глаз и пчел.

Первые покрытосеменные были, по сути, такими же «одуванчиками», первопоселенцами на нарушенных участках, только роль газонокосилок выполняли растительноядные динозавры, а также разливы рек, оползни и лесные пожары. Но со временем цветковым удалось выйти из непостоянных убежищ и выдвинуться на позиции, занимаемые мезозойскими виолентами и патиентами — голосеменными и древовидными папоротниками. Хейролепидеевые, пентоксилеевые, чекановскиевые, кейтониевые и беннет-титы вымерли совсем (поэтому и представлены ныне лишь окаменелостями да малопонятными названиями), из многочисленных гинкговых осталось гинкго билоба {Ginkgo bilobd), а разнообразие саговников и хвойных (араукарии, болотные кипарисы, секвойи, ногоплодники, тиссы), а также папоротников, хвощей и плаунов сократилось. Если в начале мелового периода покрытосеменные составляли не более десятой доли разнообразия всех растений, то к моменту астероидного удара — 80 процентов, а в отдельных сообществах — все 100; таким образом, падение крупного небесного тела, несмотря на весь шум, произведенный этим объектом (а впоследствии неокатастрофистами), ничего в растительном царстве не изменило.

Как удалось цветковым выбраться из тенистых убежищ на оперативный простор, мы начинаем понимать только сегодня. Голландцы, известные первыми финансовыми — тюльпановыми — пирамидами, когда цены на луковицы тюльпанов с 1625 по 1637 год выросли в 25 раз (за одну луковицу некоторых сортов можно было купить все вплоть до кареты с парой лошадей, а потом биржа закономерно обвалилась), продолжают и ныне занимать лидирующее положение в области ботаники. Палеоботаник Гуго Ян де Бур и его коллеги из Утрехтского университета заметили, что в критическое для всего растительного царства время — в середине мелового периода — у покрытосеменных резко изменилось строение листьев, то есть органа фотосинтеза: жилкование стало намного плотнее, чем у первых цветковых, размер устьиц уменьшился, но зато их число на листовой пластинке существенно возросло. Развернулась и сама пластинка, преобразившись в разнообразные крупные, в том числе лопастные, листья.

В результате цветковые обрели способность гораздо рачительнее использовать воду: часто расположенные водоносные сосуды — жилки — лучше распределяли те же объемы воды по всему листу, а мелкие устьица меньше ее теряли, притом захватывая даже больше углекислого газа, чем при прежней конструкции. Когда в середине мелового периода у цветковых плотность жилок возросла в три раза, у всех прочих растений этот показатель остался на «допотопном» палеозойском уровне. Значит, увеличились у них и темпы фотосинтеза, и продуктивность (нам это качество более знакомо как «урожайность») — почти в два раза. Это и позволило покрытосеменным выйти из тени — в прямом смысле этого выражения: они выбрались из влажных убежищ и освоили более сухие места обитания, прежде целиком и полностью принадлежавшие голосеменным и их сателлитам.

Что же до голосеменных, то их узкие листочки с небольшим числом жилок не позволили им вовремя перестроиться. А учитывая падение уровня углекислого газа в атмосфере, начавшееся в это время, покрытосеменные и здесь оказались в выигрышном положении.

Новый тип лесного хозяйства, сложившийся всего за 10 миллионов лет, не мог не сказаться на растительноядных животных, поскольку именно покрытосеменные содержат наибольшие концентрации алкалоидов, танинов и других ядов, что, возможно, и привело к изменению состава насекомых и динозавров. Во всяком случае, данные палеонтолога Пола Апчерча из Университетского колледжа Лондона и его коллег по 847 видам динозавров показывают падение разнообразия растительноядных (и хищных) ящеров именно в середине мелового периода и дальнейшее сокращение числа именно растительноядных.

Появление жующих утконосых и рогатых динозавров и повышение скорости сменяемости зубов у завропод позволило притормозить вымирание этих групп, но одновременно лишь способствовало распространению цветковых, поскольку ящеры постоянно нарушали мир и порядок в растительных сообществах. В свою очередь, ветвистые деревья создали прекрасную среду для эволюции птиц, змей и древесных млекопитающих (о бурном развитии плацентарных в это время свидетельствуют и молекулярные данные). Пернатые существа, подобные чжэхольорни-су, и первые настоящие птицы нашли там новый источник пропитания — плоды, которые хотя и были всего от 0,1 до 8,3 миллиметра величиной, но уже имели мякоть. А динозавры, так и не научившиеся хорошо летать, были, вероятно, просто съедены более ловкими конкурентами. И змеи, и млекопитающие, судя по палеонтологическим находкам, нападали на гнезда ящеров. Даже грызун размером с крысу мог играючи одолеть недавно вылупившуюся хищную тероподу, подобно тому как современная крыса справляется с пернатыми — наиболее близкими выжившими родственниками динозавров. Змеи потеснили ящериц, а плацентарные млекопитающие — сумчатых: в позднемеловую эпоху на северных континентах, а позднее — в плиоценовую эпоху (3–4 миллиона лет назад), когда образовался Панамский перешеек, и в Южной Америке (уцелели те лишь в Австралии и на ближайших к ней островах).

На этом роль покрытосеменных в преобразовании природы не заканчивается. Ботаники Франк Берендсе и Мартен Шеффер из Вагенингенского университета (тоже Нидерланды) отметили, что их листовой опад разлагается быстрее (на 60 процентов), чем, скажем, хвоя, а обновляется зеленый наряд чаще, и накопленные в растительных тканях азотистые и другие биогенные вещества более споро возвращаются в почву, удобряя ее и тем самым опять же ускоряя развитие самих цветковых. Не будем также забывать, что более совершенное жилкование и расположение устьиц позволили им резко повысить продуктивность, то есть производить больше зеленой массы при меньших, чем у голосеменных, папоротников и прочих растений, затратах воды и углекислого газа. (Будь ди-нозавроид Дэйла Расселла реальностью, в его трехпалых лапах просто не оказалось бы растений, способных давать такие урожаи, как пшеница, рис или кукуруза, даже их дикие предки.)

Азотистые и фосфорные соединения цветковые тоже запасают в больших объемах, чем голосеменные. У последних все уходит в обедненный этими веществами лигнин (древесину), которого у них по массе примерно в два раза больше. Поэтому сообщества голосеменных создают лишь бедные почвы, где обитают малоактивные животные-деструкторы, а покрытосеменные — почвы, богатые гумусом, с чрезвычайно обильным и разнообразным животным миром. А поскольку почвенные биогенные вещества в конечном счете оказывались в озерах и океане, менялась и водная биота. В стоячих пресных водоемах почти исчезли прежние группы насекомых и рыб. Даже океан не сразу совладал с избыточным стоком биогенов: началось «цветение» цианобактерий, заморные явления, известные как «океанические бескислородные события», что вело к вымиранию одних групп организмов и распространению других.

Так исчезли приспособленные к прозрачным олиго-трофным водам гигантские двустворчатые моллюски рудисты и иноцерамы. А повышение температуры поверхностных вод, чему тоже способствовало «цветение» и гибель понижающих температуру групп планктонных водорослей, вероятно, вело к вымиранию морских ящеров и крупных акул, которым труднее стало бороться с перегревом тела. Им на смену начали заступать разнообразные костистые рыбы. Так или иначе, были затронуты все морские обитатели, включая сидевших на морской диете птерозавров. Вместе с отмершей бактериальной и водорослевой органикой на дно океана уходил использованный водорослями углекислый газ, падение содержания которого в атмосфере создавало благоприятные условия для цветковых, но не для других растений. Отчасти с этой проблемой справились лишь хвойные, чьи листья-иголки — это, по сути, концентрированные жилки, но, увы, практически без листовой мякоти, то есть малопродуктивные.

Таким образом, причиной мел-палеогенового кризиса оказался не гигантский 20-километровый в поперечнике астероид, а устьица и жилки, органы дыхания и распределения воды у растения, размером в миллион раз меньше. Можно сказать и по-другому: новые технологии опрокинули мощнейшие «силовые структуры», казалось бы, незыблемые. Мел-палеогеновый «пистолет» оказался не дымящимся, он издавал не запах пороха, а нежный цветочный аромат…

И ведь такое, вероятно, случилось не впервые. Фран-фаменское массовое вымирание могло быть связано со становлением первых настоящих лесов, к тому же освоивших возвышенности, откуда, собственно, все и сносится в океан. Микоризальный союз растений с грибами привел к ускоренному разрушению горных пород благодаря усилению и химического, и механического воздействия на них. Сток биогенов в океан резко усилился, поскольку микориза повышает скорость выветривания в 4-30 раз, а уровень кислорода в атмосфере упал с 22–25 процентов до 13, так как возросшие объемы органических отходов должны были окисляться. И точно так же, как в середине мелового периода, в позднедевонских морях, особенно в прибрежных акваториях, развивались заморы, из-за чего уже обретшие лапы и легочное дыхание рыбы вынуждены был искать спасения на суше, дав начало всем четвероногим от земноводных до динозавров, птиц и млекопитающих. Параллельно развивалось легочное дыхание у двоякодышащих рыб, а вот у насекомых случилась задержка в развитии: мечту о полете — весьма энергоемком способе передвижения — пришлось отложить до лучших времен, когда кислорода прибавилось.

Между черными безжизненными верхнедевонскими слоями и над ними залегают богатые костеносные горизонты, которые позволяют в деталях проследить раннюю эволюцию наземных позвоночных, сочетавших в разных вариантах признаки лопастеперых рыб и настоящих амфибий: жаберные дуги и костное нёбо, костные чешуи и подвижный шейный отдел, хвостовые плавники и лапы с шестью и более пальцами. Так что не для всех черная полоска оказывается траурной финишной лентой — для многих это только стартовый сигнал.

По сравнению с поступательным преобразованием растительного и животного мира падения астероидов и другие сбои в небесной механике, равно как и вулканические взрывы, оледенения и потепления — события несущественные и для эволюции малозначимые.