История Земли - Ричард Флинт

Рис. 35. Естественные растительные зоны современной Северной Америки. Обобщенно показаны типы растительности, которые занимали бы территорию, если бы там не было земледелия

Условные обозначения: 1 - арктическая тундра (злаки и травы, деревьев нет); 2 - субарктические леса (ель, пихта, сосна, береза)[2]; 3 - леса северного типа (сосна, ясень, береза, тсуга); 4 - горные хвойные леса; 5 - леса умеренного пояса (дуб, гикори, сосна и др.); 6 - прерия и саванна (степь с отдельными деревьями); 7 - сухие равнины с травянистой растительностью; 8 - пустынные кустарники и злаки; 9 - субтропические кустарники; 10 - сухие редколесья тропического типа

Местные сообщества живых организмов. При пристальном рассмотрении каждый из упомянутых выше поясов оказывается состоящим из многих более мелких единиц. Взглянув на какую-либо небольшую часть континента, мы сразу же видим мозаику еще меньших участков, каждый из которых имеет свой тип растительности в соответствии с высотой, крутизной склонов, количеством осадков и почвами. Не только растительность, но и животный мир меняется от района к району. Рисунок 36, хотя на нем и не изображается какая-либо реальная территория страны, дает общее представление о возможном сочетании местных природных условий. В левой части схемы показано морское мелководье с песчаным дном, на котором обитают различные беспозвоночные, рыбы и морские водоросли. Характерные обитатели пляжа - крабы, птицы и насекомые. В полосе дюн, созданных в результате переноса ветром в глубь территории отсортированного прибоем песка, растут жесткие злаки, обитают насекомые и, вероятно, грызуны.

Рис. 36. Схема соотношения некоторых типов природной среды, предположительно распространенных на западном побережье Северной Америки и прилежащей части континента

Позади пояса дюн расположены степи и кустарниковые заросли (включающие различные виды кустарников); дифференциация их может быть обусловлена различиями почв. По степи протекает извилистая река, берега которой окаймлены влаголюбивыми деревьями (например, ивами); в ней живут рыбы, пресноводные моллюски, улитки и другие более мелкие организмы. Во встречающихся здесь озерах есть рыбы, беспозвоночные, водоросли, тростники и камыши, привлекающие водоплавающих птиц. Из наземных животных могут водиться олени, антилопы, койоты и грызуны.

Еще дальше в глубине континента находятся горы; их склоны в нижней части покрыты травянистой растительностью, а выше - широколиственными лесами, переходящими еще выше в вечнозеленые леса, и вблизи вершин - альпийские луга с различными злаками и травами. В лесах мы можем встретить оленя, лису, горного льва (пуму), а выше - сурков и кроликов. Горы способствуют выпадению осадков, но по отношению к территориям, расположенным с подветренной стороны от них, они играют роль барьера; поэтому за горами находится пустыня с разреженной растительностью, состоящей из кустарников и кустистых злаков. Среди ее обитателей могут быть антилопы, американские жесткошерстные кролики и другие грызуны, койоты, ящерицы, змеи и скорпионы. В соленых озерах пустыни можно найти беспозвоночных и некоторых мелких рыб, приспособившихся к жизни в соленой воде, а по берегам - водяных птиц. Все эти разнообразные растения и животные приспособились к среде, в которой они обитают.

Местами мозаичность контрастирующих между собой природных условий выражена в еще более мелком масштабе. Например, в долине склон южной экспозиции может быть покрыт травянистой растительностью, в то время как противоположный склон, обращенный на север, может быть лесистым; это происходит в первую очередь потому, что на солнечной стороне влага испаряется из почвы гораздо быстрее, чем на теневой стороне, где влага задерживается в почве, способствуя произрастанию деревьев. Этим объясняется и различие популяций животных, обитающих на разных склонах, в особенности насекомых и мелких грызунов. И действительно, каждый, кто совершал неторопливое путешествие по какой-либо местности, размышляя над тем, что он видел, мог бы перечислить несколько, а возможно, и много, местных типов природных условий, в которых живые организмы прекрасно приспособились ко всем изменениям условий жизни.

Окружающая среда в прошлом

Только сейчас, когда Земля перенаселена видом Homo sapiens, человек начинает познавать природную среду и взаимосвязи ее отдельных типов. Но ученым, изучающим природу, давно известно, какое большое значение имеет влияние, оказываемое средой на развитие всех организмов. Они пришли к пониманию того, что условия среды определяют пространственное распространение растений и животных, а также сложный путь их эволюции.

Принцип актуализма гласит, что горы, равнины и плато, реки и озера, аллювиальные днища долин, дельты, пляжи, песчаные пустыни и другие формы поверхности суши и дна мелководного моря, которые существуют сейчас, должны были существовать в прошлом (фото 20). Находки ископаемых свидетельствуют, что в любой момент геологической истории растения и животные были приспособлены к существовавшим тогда условиям в такой же степени, как их современные аналоги к существующей среде. Это соответствие настолько ясно, что даже там, где нет прямых свидетельств, ископаемые формы вымерших организмов считаются доказательствами существования природных условий, в общих чертах сходных с теми, в которых обитают наиболее близкие к ним современные организмы.

Фото 20. Волноприбойная рябь в песчаниках Дакоты, выходящих в Скалистых горах, в Колорадо. Хотя возраст этой ряби, возможно, насчитывает 100 миллионов лет, она не отличается от ряби, образующейся вдоль современных побережий. Эта рябь была создана на мелководье медленным течением, двигавшимся слева направо, в море, показанном на рис. 38. На величину отдельных гребней указывают современные листья осины

Природные условия, восстановленные по стратиграфическим данным. Как ископаемые организмы, так и физические свойства пластов, в которых они обнаружены, содержат сведения о распределении гор, мелководных морей и других крупных форм на континентах в прошлом. Правда, сами континенты медленно перемещались по поверхности Земли вместе с несущими их плитами земной коры, причем движение это могло происходить как непрерывно, так и прерывисто. Чем более удален от нас момент времени, тем менее мы можем быть уверены в том, где находился каждый континент в этот момент. Но несмотря на затруднения, проистекающие из этого, мы можем установить положение прежних мелководных морей, гор и т.п. в пределах любого отдельного континента, например Северной Америки. Мы можем даже составить серию схематических карт континента, показывающих, как менялись во времени основные черты его поверхности.

Большей частью наши исследования ограничиваются последними 600 миллионами лет или около того, то есть отрезком времени, который в таблице 3А обозначен как фанерозой. Как уже говорилось, более древние слои содержат слишком мало ископаемых остатков, а их первичные физические свойства были изменены или уничтожены метаморфизмом.

Вышесказанное приводит нас к следующему выводу: в течение всего фанерозоя типы природной среды, существовавшие на континентах и шельфах, были во многом сходны с существующими сейчас. Но пространственное положение их постоянно менялось. Эти изменения вызывались местными поднятиями или прогибаниями поверхности, перемещениями плит земной коры в более высокие или более низкие широты с различным климатом, а также предположительно столкновениями континентов или излияниями магмы на поверхность, в результате которых образовывались вулканические конусы или обширные лавовые покровы.

Моря, побережья и возвышенности в ордовикское время. Для того чтобы понять, каким образом изучаются природные условия прошлого, рассмотрим сильно отличающуюся от современной обстановку, существовавшую на известной нам территории Северной Америки в определенный момент времени в конце ордовика, около 465 миллионов лет назад. Отложения, накапливавшиеся тогда на территории современных штатов Нью-Йорк, Пенсильвания, Огайо и на юге Онтарио, хорошо сохранились и во многих местах выходят на поверхность, оказываясь, таким образом, легко доступными для изучения. При прослеживании их с запада на восток устанавливается изменение их характера. В Огайо и западном Онтарио породы этого возраста представлены довольно тонкими, почти горизонтально залегающими слоями известняков с богатой ископаемой фауной беспозвоночных, типичной для дна мелководного моря. Эти слои свидетельствуют о том, что эту часть Северной Америки занимал мелководный морской бассейн, в котором обитало большое количество разнообразных растений и животных. Общая картина, вероятно, напоминала картину, изображенную на рисунке 37. Вода, очевидно, в этом бассейне была чистой, так как известняки состоят главным образом из кальцита; примесь глинистых частиц, которые могли бы загрязнять воду, невелика.