Фото автора

Остатки древнейшего сообщества твердого морского дна (ножки иглокожих)

Вот урок нашей русской насмешливости. Вперед не стану судить о человеке по его бараньей папахе и по крашеным ногтям.

А. С. Пушкин. Путешествие в Арзрум во время похода 1829 года.

«Он был типичным порождением своей Среды...». «Среда заела...».

Что же это за Среда, которая способна породить и заесть? В какой мере влияет Среда на организмы в ней живущие? Часто крупнейшие события в эволюции биоты, такие как кембрийская (550 миллионов лет назад) и ордовикская (490 миллионов лет назад) вспышки разнообразия организмов, связывают с изменениями Среды. Интересно, что оба события часто объясняют повышенным притоком биогенных веществ (фосфатов, соединений азота, железа), что якобы и способствовало умножению видов. В переводе с научного языка на современный телевизионно-казенный жаргон это означает, что процветание государства зависит лишь от обилия в нем жратвы.

Конечно, хорошо бы было перенестись куда-нибудь в начало кембрийского или ордовикского периода и посмотреть, как оно там на месте было. К сожалению, машина времени так и осталась изобретением писателей-фантастов. Да и попади она нам в руки, все равно ни один наблюдатель, даже все человечество, учитывая непродолжительность его существования (всего каких-то три с половиной миллиона лет), не способны отследить ни одно из событий, о которых пойдет речь, поскольку каждое из них длилось более пяти миллионов лет.

Но если нельзя попасть сразу туда, куда хочется, попытаемся хотя бы подъехать поближе.

А теперь представьте себе портреты одних и тех же лиц, пристально буравящие вас суровыми взглядами со стен домов, лобовых стекол машин, из глубины будок чистильщиков обуви, с подарочных тарелок и, сами понимаете, с первых страниц газет. Представьте телевизионные программы, сверстанные из новостей не первой свежести, которые произносятся бодро-ледянящими голосами, кинофильмов двадцати-тридцатилетней давности, музыкальных заставок с цветочками и трудящимися массами, спортивных соревнований и речей тех же лиц, что смотрят на вас со стен, тарелок и так далее (см. выше). Песни эмигрантов, звучащие с затертых магнитофонных пленок, названия улиц, переиначенные в честь «вечно живых» лидеров, и плакаты с целеустремленными лицами солдата и рабочего. Чтобы попасть в такую страну, понадобится обычный ТУ-154 и чуть больше трех часов лету.

Обстановка в аэропорту медленно и ясно проясняет, в какой части света и на каком вообще свете мы находимся. Медленно, потому что нужно отстоять длиннющую очередь на паспортный контроль, затем еще одну такую же, где в окошке любезно объяснят, что сюда стоять было не нужно, так как здесь проверяются только местные жители, и наконец, третью, которая уже не очередь, а просто толпа с огромными тюками, коврами, тележками носильщиков, колыхающаяся, но неподвижная. Очередь берет свое начало от таможенника, если, конечно, удастся до него добраться. Он старательно пролистывает буклеты «Аэрофлота» и тщательно выдергивает из них страницы с балеринами, рекламирующими водку, просто с водкой в ящиках и просто балеринами в пачках.

За спиной таможенника, в теплом ночном горном воздухе нас окружает толпа по-восточному любезных красивых улыбающихся молодых парней, которые на любые вопросы, заданные на ломаном английском языке, дают на том же языке только положительные ответы. Выясняется, что каждый из них встречает именно нас, и он прислан местной геологической службой, чтобы как можно скорее после бессонной ночи, проведенной в самолете и аэропорту, мгновенно доставить к вожделенной койке в гостинице. После нескольких кругов по ночному, но сияющему всеми огнями городу (еженедельная праздничная ночь с четверга на пятницу, когда работают все магазины, рестораны и банки), выясняется, что язык мы все-таки ломали несколько по-разному и лучше вернуться в аэропорт. В аэропорту нас окружает.., как можно скорее.., выясняется.., в аэропорт.

Семнаи. Уголок базара

Тегеран. У Аятоллы Хомейни

Тегеран. Самая устойчивая часть власти

Открытое лицо Ирана

В аэропорту с третьего раза мы попадаем в дружеские объятия тех, кто ждет именно нас, то есть представителей Иранской геологической службы, и через десять минут оказываемся в ведомственной гостинице.

На следующий день, когда рассеивается утренняя дымка у подножия хребта Эльбурс и проступают контуры потухшего, но величественного — на все свои пять с половиной километров высоты — вулкана Демавенд, вместе с ними проступают и некоторые отличия сегодняшнего дня страны исламского фундаментализма от прошлых дней государства победившего коммунизма. Нет очередей на переполненных товарами рынках и в магазинах, не продают с одиннадцати до семи водку, но нет и кинотеатров, а женщины ходят с покрытой платком головой и обычно небольшими группками — по две-три. Это женская половина обычной иранской семьи отправилась за покупками.

Итак, мы в Иране. И привело нас сюда не только бедственное положение российской науки, в результате которого научная поездка в родную Сибирь оказалась не по карману, но и некоторые особенности географического положения этой страны на Земле кембрийского периода.

В отчетном периоде Иран находился не в центре Азии, а на западной периферии не существующего ныне материка Восточная Гондвана. Этот материк включал в себя нынешние Австралию,' Антарктиду, Новую Зеландию, Новую Гвинею, а также большую часть современной Азии, за исключением Сибири. Сибирь тогда находилась примерно на экваторе, между Западной и Восточной Гондванами.

Западная Гондвана стремительно (для материка, со скоростью 15—19 сантиметров в десять лет) приближалась к Восточной. Сама Западная Гондвана состояла из Южной Америки, Африки, южной и центральной Европы, а также небольших кусочков Европы западной и Америки Северной.

Встреча обеих Гондван намечалась в середине кембрия, и туда мы еще успеем. (Поскольку центр будущей объединенной Гондваны находился в Индии, материк получил свое название по народу гонды, населяюшему теперь центральную часть этого полуострова.) Временное воссоединение Гондван было не менее значимым, чем временное воссоединение Украины и России. В этой связи стоит отметить, что территории будущих Киева и Москвы в кембрийском периоде находились близ Южного полюса на материке Балтия. Если бы положение материков на планете оставалось неизменным, то ссылали бы из Сибири в Москву, а не наоборот, а правительственные дачи омывались бы теплым таймырским морем.

Однако вернемся из теплой Сибири и холодной Балтии на территорию (точнее, акваторию) тогдашнего умеренного Ирана. С одной, западной стороны он находился под влиянием силы Кориолиса, которая выносила богатые биогенными веществами глубинные слои океанических вод. (В современном мире подобное явление происходит у тихоокеанских берегов Южной Америки.) С другой, восточной стороны иранская часть Гондваны испытывала растяжения. Там образовывались мелководные моря, сходные с нынешним Красным морем, которое расширяется благодаря расхождению Африки и Аравийского полуострова.

С близлежащей суши в эти моря сносились продукты выветривания, которые тоже содержали изрядное количество биогенов. Биогенные вещества поступали в эти мелководные моря и...

Согласно распространенной гипотезе, там-то и осуществлялся откорм и расцвет кембрийских организмов, давших первую вспышку разнообразия древней жизни. Сейчас на месте этих бассейнов вздымается хребет Эльбурс, куда нам и надо попасть, чтобы увидеть эту вспышку своими глазами.

В праздничную пятницу, когда все выезжают на загородную прогулку, из города к ближайшей речке движется вереница микроавтобусов и небольших грузовичков: иначе все свое семейство не вывезти. Семьи размером в одну жену перемещаются на одном мотоцикле без коляски: впереди ребенок постарше, затем муж, двое более мелких детей и жена — замыкающая. Улицы и четырехрядные шоссе забиты машинами в семь- восемь потоков. Таковы видимые результаты демографических последствий исламской революции: менее чем за двадцать лет население страны возросло более чем в два раза. А что еще делать с двумя-тремя, иногда даже четырьмя женами, если почти единственное развлечение — это пятничный кебаб на берегу речки? Но вероятно, что и жены станут вскоре неоправданной роскошью, поскольку жениться в очередной раз можно только по представлению справок, подтверждающих способности мужа обеспечить семью. Средняя же зарплата по стране за революционные годы упала в пять раз, и нередко люди вздыхают по прекрасным временам правления шаха, когда все у всех было. Даже вареные бараньи головы были пищей для бедных, а не изысканным лакомством в лучших ресторанах.

В такой ресторан меня, как руководителя экспедиции, повезли завтракать. Остальные члены экспедиции, Представляющие более западные страны, вежливо отказались. Ничего особенно страшного в отдельно сервированных языках, копытцах и жирном супе из требухи не оказалось, и бараньи глазки отнюдь не выглядывали грустно из тарелки, как предполагали мои коллеги. Чай был подан из настоящего самовара, который по- персидски называется «самовар», так же как сам чай по-русски — это «чай»: наглядный пример живого языкового обмена культур.

Итак, мы вырвались за пределы безграничного Тегерана и вскоре оказались у нашей цели, на северном склоне хребта Эльбурс. До горного аула Далир, вознесшегося на высоту в две тысячи метров, мы добрались на джипе. Выше проезжей дороги не было, поэтому после скорых переговоров со встретившими нас благословением местными жителями, мы получили мулов, лошадей и парнишек-погонщиков. Взгромоздившись на кучу из кошм и водрузив ноги на хуржины, мы под звонкое прицокивание языков погонщиков за полтора часа оказались у цели. За все время пути, несмотря на его заметную крутизну в прямом смысле этого обиходного ныне слова, только один человек, причем местный, свалился с резво рванувшего мула. Нас, впервые оказавшихся верхом, и поэтому намертво вцепившихся в гриву, кошмы и повод всеми конечностями, можно было уронить только вместе с животным.

На высоте в три с половиной тысячи километров выше уровня моря, у края ледника, было то, что 540 миллионов лет назад находилось примерно в полукилометре ниже уровня моря, то есть морское дно самого начала кембрийского периода.

Там-то и накапливались биогенные вещества. Эти вещества поглощались водорослевым и бактериальным планктоном. Их усваивание требовало значительного объема кислорода (169 единиц кислорода на единицу фосфора), что вело к недостатку этого элемента в придонных водах (аноксии) и почти полной гибели всего живого. Это событие отмечено траурной полоской фосфатоносных черных, почти безжизненных сланцев, оттенившей лежащие ниже белые известняки с разнообразными ракушками.

Подобное, наверно, случилось на Земле впервые, но потом аноксии стали обычным явлением, а сейчас это губительное для морской жизни явление стало практически постоянным во многих прибрежных водах из-за хозяйственной деятельности человека, особенно использования фосфатных удобрений и вырубки тропических лесов, которая приводит к быстрой эрозии богатой биогенами почвы.

Итак, кембрийский взрыв разнообразия организмов вряд ли может быть объяснен просто изобилием пищи. Реальность, запечатленная в геологическом разрезе, показала обратное: разнообразные, но не слишком многочисленные обитатели нормальноморских условий с наступлением биогенного изобилия сменились на массовых, но исключительно однообразных потребителей, единственным достоинством которых, по-видимому, была способность все быстро переваривать. (Так несколько лет назад полуголодный, но имеющий свою культуру, науку и даже боеспособную армию СССР, превратился в СНГ, изобилующий пищей и ее одноликим потребителем, у которого преобладают органы, необходимые для потребления оной.)

Истинная причина кембрийского роста разнообразия кроется, во-первых, в появлении хищников (см. «В середине начал», «Знание — сипа», № 10 за 1996 год), а во-вторых, в совершенствовании потоков органического вещества между сообществами организмов, населявшими различные слои Мирового океана. Так, появление планктонных (плавающих в верхней толще воды) членистоногих фильтратов способствовало понижению численности фитопланктона и одновременно создало направленный поток биогенов в сторону морского дна, где они стали перемешиваться с осадком и захороняться в нем благодаря деятельности роющих организмов (которые тоже появились только в начале кембрийского периода).

Там, где теперь заканчивается ледник, 540 миллионов лет назад было дно моря

Рабочий момент

Участники экспедиции

Дело в том, что вообще-то накопленные фитопланктоном биогенные вещества практически не тонут, а регенерируют в толще воды и возвращаются в поверхностные слои, способствуя новым вспышкам фитопланктона и аноксийным явлениям. В западных странах, чтобы мусор не разносился по двору, его упаковывают в пластиковые мешки, которые складываются в ожидании мусоровоза. Членистоногие подобным же образом поступают со своими фекалиями, упаковывая их в периферическую мембрану. Упаковки тонут (и становятся добычей донных организмов), а животные избегают рефильтрации собственных экскрементов. И остатки сложных фильтровальных аппаратов членистоногих, и биомаркеры (ископаемые молекулы), свидетельствующие об упаковке фекалий, начинают встречаться именно в кембрийских отложениях.

Итак, в первой половине кембрийского периода во многих частях света образовались крупнейшие месторождения фосфоритов. Если фосфориты свидетельствуют об относительном обилии биогенов в морской среде, не могло ли последующее угасание их притока (за счет снижения скоростей эрозии континентов и совершенствования потребления биогенов) способствовать ордовикской вспышке разнообразия, которая в три раза превышала кембрийскую? Ведь наиболее разнообразные морские сообщества современности (например, рифовые) процветают именно в олиготрофных (голодных) условиях, в отличие от условии эвтрофкых (сытых). Для проверки сего предположения мы отправились в восточную часть Эльбурса, где сохранились более молодые отложения.

Вниз спустились бы почти без приключений, не подумай я, что уже достаточно освоился на лошади, чтобы въехать в аул на рысях. Эта мысль, по- видимому, передалась моему персональному погонщику Саиду, и мы одновременно прицокнули над ушами лошадки. В итоге я действительно оказался на главной площади первым, придавленный сверху рюкзаком с образцами. Встречал нас весь аул. По сравнению с черно-серым Тегераном, женщины гор одеты намного пестрее, поэтому мне захотелось снять живописные посиделки на краю площади. Испросив официального разрешения мужей и других родственников мужского пола, я направился к женщинам с фотоаппаратом. После недолгих уговоров со ссылкой на семейные авторитеты, четыре из них согласились позировать. Но стоило мне залезть в джип, меня позвали обратно, где уже пребывала группа примерно из тридцати девиц, причем каждая пожелала получить свою фотку. Пришлось согласиться.

По дороге мы ненадолго завернули в Тегеран, чтобы увидеть современное чудо света — гробницу аятоллы Хомейни. Четыре минарета и купол самой гробницы покрыты настоящим золотом, над гробницей реет красный стяг. Последнее обстоятельство вызвало у нас некоторое недоумение, поскольку знамя исламской революции, на которое мы все теперь налюбовались,— зеленого цвета. Пригробничный фанатик, из числа того меньшинства, которое за его большую агрессивность принято называть большинством, с нескрываемой брезгливостью к иноверцам пояснил, что в общем-то он был уверен, что знает, почему это так, но раз его спрашивают, то теперь он не вполне уверен, но раньше, когда он был уверен, он сказал бы нам, что красный цвет это цвет крови, а кровь — это и есть революция. Как говорится, яснее ясного. Затем мы отправились на север Тегерана, во дворец, где жил последний шах Ирана, а теперь находятся музеи Во время прогулки по парку наши сопровождающие сокрушенно вспоминали, какой шах был добрый (всем нефть давал) и какой бедный. В последнем мы убедились воочию. Если у имама целая гробница — из золота, то у шаха золота хватило лишь на один телефон, другой аппарат уже был серебряный. У дома приемов дворцового ансамбля возвышались галифе, заправленные в сапоги. Мне живо вспомнились картины из моего детства, когда в скверах, парках и на площадях стояли похожие обрезки, а в местах более отдаленных — и более возвышенные причиндалы. Наверное, нижняя часть любой власти и является наиболее устойчивым ее местом.

В отличие от зеленеющего западного Эльбурса, восточный Эльбурс — место пустынное. Во время долгой однообразной дороги, пролегающей вдоль белеющих в мареве солончаков, шофер крутил кассету с записями певиц. Поскольку в современном Иране подобное запрещено, мы поинтересовались, нет ли на этот счет каких-нибудь поблажек. Ответ был, что поблажек, конечно, нет, но это ведь всего лишь кассета. Женщины в поселках этой пустынной части Ирана были закутаны во все черное так, что лишь один глаз выглядывал наружу и тут же снова скрывался в складках накидки. Подобное одеяние вызвало у нас оживленный спор по поводу местных мужчин: строже ли они придерживаются традиций или любят риск?

К этому моменту Западная Гондвана столкнулась с Восточной. Схлопывание океана между ними выразилось в уменьшении объема срединно-океанических хребтов, наличие которых благоприятствует высокому стоянию уровня моря. Падение уровня моря затронуло не только моря теперь уже единой Годцваны, но и соседние Сибирь и Балтию. Последовало резкое сокращение акватории мелководных, наиболее пригодных для жизни морей, и оно довершило начавшееся ранее вымирание уникальных раннекембрийских организмов.

Это столкновение континентов и одновременное сближение более мелких континентов (микроплит) с Сибирью способствовало усилению щелочного вулканизма, продукты которого повышают уровень углекислого газа в атмосфере. Избыток углекислого газа в атмосфере создает недостаток углекислоты в водной среде. В конце цепочки, запущенной этим явлением, возникает результат: на дне морей образуются стабильные области твердого дна.

В донных осадках «восточно-эльбурского» моря сохранились первые сообщества твердого морского дна, то есть древнейшие организмы-обрастатели (стебельчатые иглокожие, губки, прикрепленные брахиоподы). Наряду с рифовыми, такие сообщества отличаются исключительно высоким видовым разнообразием за счет усиленной специализации их обитателей. (Именно специализация исключает потребление различными видами сходных ресурсов.)

Появление подобных сообществ на рубеже кембрийского и ордовикского периодов явилось одной из причин бурного роста разнообразия всей морской биоты. Иссякание потока биогенов должно было сказаться на структуре их непосредственных потребителей, одноклеточных растительных организмов или фитопланктона. На смену массовым, но однообразным фитопланктерам должны были прийти менее обильные, но более разнообразные, например за счет приспособления к разному уровню светового потока, виды. (Подобное разделение невозможно в замутненных эвтрофных условиях.) В свою очередь, потребители фитопланктона, и те, что населяют твердое морское дно, и те, что обитают в толще воды, должны были специализироваться для улавливания различных фитопланктеров, и их разнообразие стало возрастать.

Накапливаясь и уплотняясь на дне, остатки донных организмов образовывали ракушники, сцементированные стабильным калыцитовым цементом. Эги ракушники и были нужны животным- обрастателям, чтобы плотнее заселить дно. Но не только изменения стиля морской цементации способствовали появлению таких сообществ. Как показал старший научный сотрудник Палеонтологического института РАН Сергей Рожнов, далее эти сообщества набрали достаточно сил для самовоспроизводства. Дело в том, что рассыпаясь на мелкие составляющие, стебли иглокожих создают еще больше быстро затвердевающих слоев ракушника, тот покрывается еще более обильными зарослями иглокожих, которые распадаясь после смерти... и так далее, и так далее.

Конечно, нынешний горный и пустынный Иран совсем не похож на морской Иран пятисотмиллионолетней давности, но события, происходившие тогда в органическом мире, определили относительную безбедность этой страны в мире нынешнем. Тогдашние и более поздние организмы собственно и создали то, чем живут иранцы: фосфориты, уголь и нефть. Однако вряд ли кто- нибудь согласится назвать современный Иран или Россию процветающими странами. Что-то для этого нужно еще.

Однако самое интересное, что мы увидели в Иране,— это взаимодействие Среды и организмов.

Одних изменений Среды явно было недостаточно для становления и изменений биоты. Они, несомненно, влияли на облик биоты, то есть на разнообразие организмов и связей между ними, но вряд ли такое влияние выходило за ограничительные рамки (негативные обратные связи).

Позитивные обратные связи проявляются прежде всего во влиянии самих организмов на рост разнообразия сообществ. Так, колониальные многоклеточные способствовали разнообразию рифовых сообществ за счет создания многомерного пространства рифов, появление стебельчатых иглокожих во многом обусловило развитие сообществ твердого морского дна, внедрение хищников и планктонных фильтраторов вызвало мощную волну отбора среди потребляемых ими организмов.

Более того, кембрийско-ордовикский этап, возможно, стал поворотным в истории Земли, поскольку организмы сами стали контролировать Среду наряду с космическими и тектоническими процессами. Об этом мы, может быть, поговорим позднее. •

ПРОБЛЕМЫ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ

А. Семенов