Материалы портала «Научная Россия»

Катастрофа в хорошем смысле

Катастрофа в хорошем смысле
На лекции-экскурсии, прошедшей в день просветителя, палеонтолог Кирилл Еськов рассказал о том, как удалось помирить теорию Дарвина и данные палеонтологии, о параллельной эволюции и об испортившейся погоде

Об эволюции ученые знали задолго до появления теории Дарвина. Уже в XVII–XVIII веках были обнаружены останки ископаемых существ, однозначно указывающие на то, что формы жизни менялись со временем. Палеонтология, сформировавшаяся, как наука, к началу XIX века пыталась предложить различные механизмы, направлявшие эволюцию, среди них масштабные природные катастрофы, менявшие облик Земли, и уничтожавшие множество прежде существовавших видов. И палеонтологи оказались среди самых непримиримых критиков идей Дарвина, сформулированных в его opus magnum — «Происхождение видов».

«Теория противоречит наблюдаемым фактам», — утверждали они, объясняя, что если в ходе эволюции происходит постепенное накопление изменений, то мы должны обнаруживать ископаемые останки множества промежуточных форм. Но не обнаруживаем.

Ответ на это вполне резонное возражение был найден лишь 100 лет спустя — в семидесятых годах двадцатого века, когда была сформулирована теория прерывистого равновесия, постулирующая неравномерность темпов эволюции. Согласно предложенному сценарию, эволюция не происходит с постоянной скоростью. Напротив, длительные периоды стабильности, во время которых не происходит значительных изменений, чередуются с короткими эпизодами интенсивного «взрывного» видообразования.

Эта теория прекрасно объясняет недостаточную представленность промежуточных форм в палеонтологических находках. Действительно, если существа, обладающие промежуточными характеристиками, появлялись на Земле ненадолго и вскоре исчезали, то вероятность их обнаружения гораздо ниже, чем для тех организмов, которые жили в долгие периоды эволюционного застоя.

Но возникает следующий вопрос — что «включало» эволюционные взрывы, а во все остальное время замедляло эволюцию? Отвечает на него экосистемная теория эволюции: в стабильной и сбалансированной экосистеме случайно возникшее изменение не будет долгоживущим, потому что в нем нет необходимости, но вот когда наступает период нестабильности, кризис, катастрофа, возникает многообразие новых признаков, позволяющих адаптироваться к быстро меняющимся условиям. А затем система снова приходит в состояние равновесия, в котором и существует до следующего кризиса.

Интересно, что для эволюционного взрыва совершенно необязательны природные катастрофы вроде извержения вулканов или падения метеоритов. История эволюции знает много примеров, когда резкий всплеск видообразования происходил при отсутствии внешних по отношению к экосистеме воздействий. Больше того, порой эволюция является собственным двигателем, запуская положительную обратную связь: появление новых форм жизни вызывает экологические изменения, которые в свою очередь подхлестывают дальнейший ход эволюции.

Например, один из самых драматичных эволюционных кризисов — пермско-триасовое вымирание (251–252 млн лет назад) — случился после проникновения растений вглубь суши и исчезновения первичных пустынь: вымерли многие обитатели океана, видимо, растительный покров повлиял на сток воды, и экологический баланс был нарушен. В средине мелового периода экосистема Земли еще раз изменилась: под действием массированной экспансии покрытосеменных растений исчезли многие виды насекомых и растения других групп. При этом важно помнить, что в ходе эволюционного кризиса или катастрофы не только вымирает множество организмов — одновременно происходит столь же масштабное видообразование.

Вследствие того, что экосистемный кризис создает «запрос» на определенные изменения, одновременно запускаются несколько параллельных процессов в разных группах, происходит когерентная эволюция. Так, в процессе появления млекопитающих несколько групп зверозубых ящеров независимо друг от друга приобретали характерные признаки: увеличение больших полушарий головного мозга, появление трех слуховых косточек во внутреннем ухе, мягкие чувствительные губы, и т.д. Одна ветвь, опередившая сородичей, дала начало современным млекопитающим, другие вымерли и обнаруживаются только в виде ископаемых, и одна тупиковая ветвь привела к современным однопроходным: ехидне и утконосу.

Аналогичное параллельное видообразование шло в процессе появления покрытосеменных растений: сразу несколько групп голосеменных эволюционировали в направлении развития цветка и плода. И поскольку протоцветки нуждались в насекомых-опылителях, эти последние тоже начали эволюционировать параллельно из нескольких отрядов насекомых сразу. Палеонтологам удалось реконструировать несколько видов ископаемых насекомых, которые на первый взгляд неотличимы от бабочек, но не являются ими, а принадлежат к совсем другим отрядам: сетчатокрылым и равнокрылым. Так что схема эволюционного древа выглядит не как классическое постепенно ветвящееся дерево, а куда менее равномерно, потому что в кризисные моменты на нем появляется множество параллельных ветвей, большинство которых существуют недолго и заканчиваются тупиком.

Экскурсия закончилась в зале, посвященном ледниковому периоду. Стоя под картиной, на которой мамонты брели по заснеженному полю, Кирилл Еськов рассказывал, что относительно недавно — в позднем мезозое и раннем кайнозое — климат на Земле был по-настоящему райским: теплые течения циркулировали вокруг экватора, отклонялись к полюсам, распределяя тепло по всей поверхности Земли. В связи с этим имеется большой вопрос, на который пока нет определенного ответа — как обитатели полярных широт, жившие в климате близком к субтропическому, переживали полярную ночь? Ведь фотосинтез был невозможен в темноте, а высокие температуры не позволяли впадать в энергосберегающую спячку.

Так или иначе, климатическое равновесие было нарушено после того, как суперконтинент Гондвана раскололся на фрагменты. Дрейфуя на север, современные Африка, Индия и Южная Америка перекрыли экваториальную циркуляцию, а Антарктида, оказавшись на Южном Полюсе, покрылась ледником и стала работать холодильником планетарного масштаба. В результате сформировались климатические зоны, существующие на Земле и сейчас.

Напоследок предлагаем читателям задаться вопросом, следует ли считать кайнозойское изменение климата катастрофой в хорошем смысле.

катастрофы теория эволюции эволюционные взрывы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий