Эволюция: Триумф идеи - Карл Циммер

Когда небеса наконец расчистились после столкновения, оказалось, что меловой период закончился. Гиганты исчезли. Длинношеие зауроподы, съедавшие и перерабатывавшие целые леса, вымерли; вымер и Tyrannosaurus rex, и другие крупные плотоядные динозавры. Из морей исчезли гигантские водные рептилии и аммониты в спиралевидных панцирях. Прошло несколько тысяч лет, и океаны вновь наполнились планктоном, а суша — растениями. Но экосистемы начала третичного периода отличались своеобразным перекосом — они были богаты производителями в нижних звеньях пищевых цепочек и бедны потребителями на верхних уровнях.

Как бывало уже не раз, массовое вымирание открыло дорогу для нового всплеска эволюции: вслед за эрой динозавров наступила эра млекопитающих. «Вымирание динозавров позволило млекопитающим эволюционировать и занять множество экологических ниш, которые прежде были для них недоступны, — говорит Уорд. — Именно исчезновение динозавров, их вымирание привело к возникновению в ходе эволюционного процесса бесчисленных линий млекопитающих. В этом смысле катастрофа была полезна. Если бы не это массовое вымирание, человека на Земле не было бы».

Вообще, во время меловой катастрофы млекопитающие пострадали точно так же, как все остальные; по оценкам ученых, с лица земли исчезло две трети их видов. Но те, что уцелели, наследовали землю. За 15 млн лет после мелового вымирания эти животные эволюционировали в двадцать отрядов современных плацентарных млекопитающих и множество других, ныне вымерших отрядов. Поначалу новые млекопитающие оставались мелкими и не слишком заметными. Копытные размером с енота объедали нижние листья с кустов, а на них охотились хищники размером с ласку. Но за несколько миллионов лет они вышли из прежних экологических ниш и заняли новые — те, где раньше властвовали динозавры. Картина переменилась. Гигантские родственники носорогов и слонов обирали листья с деревьев и кустов. Предки сегодняшних кошек и собак охотились на травоядных; некоторые млекопитающие стали падальщиками, приспособились объедать трупы и дробить кости. По деревьям носились приматы; цветное зрение позволяло им выбирать самые спелые фрукты. Летучие мыши из существ, напоминающих современных землероек, эволюционировали в сотни летающих видов, одни из которых питались фруктами, а другие охотились на насекомых и лягушек при помощи эхолокатора. Киты и предки сегодняшних дюгоней и ламантинов колонизировали моря.

Млекопитающие остаются главными сухопутными позвоночными вот уже 65 млн лет, но это не значит, что им не приходилось преодолевать собственные эволюционные кризисы. Сегодняшний климат на планете мало напоминает тот, что стоял в начале эры млекопитающих. Между 65 и 55 млн лет назад на Земле активно действовали вулканы. Выброшенный ими углекислый газ вызвал в атмосфере парниковый эффект, и планета постепенно разогрелась до такой степени, что за Северным полярным кругом росли пальмы, а Канада скорее напоминала сегодняшнюю Коста-Рику. В джунглях Вайоминга обитали лемуроподобные приматы.

Земля уже никогда не будет такой жаркой. Последние 50 млн лет средняя температура на планете падает и лишь иногда наблюдаются короткие всплески тепла. Возможно, отчасти в этом виноваты Гималаи. Когда Индия столкнулась с Азией, в месте столкновения выросла гигантская горная страна. Дожди, выпадавшие на вновь образовавшиеся склоны, несли с собой растворенный углекислый газ; двуокись углерода вступала в реакцию с горными минералами; ручьи и реки уносили полученные вещества в море, где они навсегда откладывались на дне. Не исключено, что со временем Гималаи забрали из атмосферы столько углекислого газа, что климат стал заметно прохладнее. Одновременно с горным хребтом при столкновении образовалось и Тибетское нагорье севернее Гималаев. Этот громадный купол перекроил тип погоды по всей Южной Азии, к которой теперь присоединилась и Индия. Воздух, проходивший над плато, нагревался и поднимался вверх, затягивая на освободившееся место влажный океанский воздух. Такая синоптическая ситуация породила муссоны Индии и Бангладеш и принесла в Гималаи дополнительные дожди. Связывание углекислого газа из атмосферы даже ускорилось, а парниковый эффект, соответственно, ослабел.

В океанах тоже происходили изменения. В меловой период Антарктика находилась гораздо севернее, чем теперь, и была такой теплой, что на ее побережьях комфортно себя чувствовали и динозавры, и деревья. Однако со временем этот континент отодвинулся от Австралии к югу; его изоляция все усиливалась, и наконец он оказался на самом полюсе. Сверху образовался не тающий лед, который, отражая солнечный свет, еще сильнее охлаждал атмосферу.

Зимы становились все холоднее, и постепенно тропические леса в Северной Америке прекратили существование. Млекопитающие, которые не могли выжить без них, такие как приматы, тоже исчезли. Джунгли уступили место широколиственным деревьям, почти таким же, какие мы наблюдаем вокруг, и кустарникам. По мере того как содержание углекислого газа в атмосфере падало, появлялись новые разновидности растений, способные поглощать его более эффективно. Среди этих новых растений были, к примеру, травы; в результате около 8 млн лет назад сформировались первые обширные луга.

Трава содержит в себе много прочной жесткой целлюлозы и даже стекловидного кремнезема, и есть ее гораздо труднее, чем мягкие фрукты и листья, которые в изобилии росли в джунглях, когда на Земле было теплее. Некоторые млекопитающие, к примеру, лошади, умудряются жить на травяной диете благодаря особым бугристым зубам, способным эффективно перемалывать жесткие стебли. Предки коров и верблюдов тоже были приспособлены к жестким травам, поскольку их пищеварительная система изменилась, позволяя использовать бактерии, которые помогали им разлагать пищу. Но многие виды не выдержали похолодания и изменения растительности и вымерли.

Кроме того, некоторых млекопитающих погубила география. Еще 7 млн лет назад Северная и Южная Америки были разделены океаном, но дрейф континентов постепенно сдвигал их. Сначала между двумя материками появились острова, а затем, 3 млн лет назад, их соединил Панамский перешеек. Млекопитающие обоих континентов начали расселяться на новые земли и конкурировать с видами, которых они никогда прежде не видели.

За 60 млн лет изоляции в Южной Америке сформировалась уникальная, ни на что не похожая экосистема. Высшими хищниками там были опоссумы размером с койота и гигантские нелетающие птицы. После объединения континентов некоторые южноамериканские виды, такие как опоссумы, ленивцы, обезьяны и броненосцы, двинулись на север. Однако млекопитающие, двигавшиеся с севера им навстречу, оказались куда более успешными. Опоссумные койоты Южной Америки вымерли, а с ними и все остальные сумчатые плотоядные. Их место заняли кошки и собаки. Копытных Южной Америки сменили лошади и олени.

«65-миллионолетняя история млекопитающих после мелового вымирания отмечена многочисленными вторжениями, — говорит Новачек. — Млекопитающие нередко путешествовали с континента на континент. Можно даже представить себе эти марширующие армии. Некоторые млекопитающие, попадая на новое место, оказывались весьма успешными и вскоре после вторжения занимали доминирующие позиции. Но вообще очень трудно понять, почему это происходит при вторжении одного вида на территорию другого. Мы этого просто не знаем. Может быть, дело в том, что животные, склонные к вторжениям, более мобильны или более гибки и обладают более высокой приспособляемостью к внешним изменениям и за счет этого получают некоторое конкурентное преимущество».

Примерно в то же время, когда происходил Великий американский обмен, в климате Земли установилась новая закономерность. С тех самых пор полярные ледники то разрастаются и доходят чуть ли не до экватора — наступает ледниковый период, — то вновь съеживаются. Периодичность ледовых наступлений определяется, вероятно, изменением орбиты Земли вокруг Солнца. С периодичностью 100 000 лет наша планета то чуть приближается к своему светилу, то чуть отдаляется от него. Одновременно происходит так называемая прецессия — ее наклонная ось, подобно оси вращающегося волчка, описывает круг за 26 000 лет. Наконец, угол наклона оси также изменяется от 21 до 25 градусов с периодом 41 000 лет (в настоящее время этот угол составляет 23°). Разумеется, количество солнечного света, которое Земля получает в течение года, определяется комбинацией этих циклических процессов.

Палеоокеанограф из Кембриджского университета Николас Шеклтон изучил, как все эти колебания запечатлелись в толще древнего антарктического льда и донного ила. Он обнаружил, что, когда Земля получает меньше солнечного света, падает и содержание углекислого газа в атмосфере. Ученые не знают наверняка, как первое может повлиять на второе; возможно, из-за недостатка солнечного света меняется характер роста растений и фотосинтезирующего планктона. Во всяком случае, если углекислого газа становится меньше, планета слегка остывает. Летнее таяние ледников замедляется, так что ледники начинают расти год от года. Со временем они распространяются на тысячи миль по направлению к экватору, и так продолжается, пока какие-то факторы не запустят обратный процесс и не заставят ледники отступить. Возможно, решающим фактором вновь является содержание углекислого газа в атмосфере. По мере отступления ледников леса разрастаются и занимают свое законное место. Мы с вами живем именно в такое время — в промежутке между двумя ледниковыми периодами. Предыдущий закончился 11 000 лет назад, следующий, возможно, начнется лишь через несколько тысяч лет.