Знание-сила, 1997 № 03 (837)

Первая цифра соответствует галактическому году, и потому возникает мысль о космических воздействиях как основной причине биосферных скачков (или кризисов). Действительно, периодичность скачкообразных эволюционных событий соответствует прежде всего орбитальным периодам прецессий, наклона орбиты, эксцентриситета и их сочетаний — 24, 41, 96, 413 тысяч лет. Затем она отвечает более длинным периодам — колебаниям Солнечной системы около галактической плоскости и обращениям вокруг центра Галактики с периодом в 35 и 180 миллионов лет (также их составляющими продолжительностью в 6 и 23 миллионов лет). В эти периоды Земля испытывает гравитационные воздействия скоплений межзвездного вещества. Космические воздействия служат пусковыми механизмами в цепях взаимосвязанных событий. Их действие в общих чертах выглядит следующим образом.

Земное вещество расслоено на сферы различной плотности. Твердая земная кора к тому же состоит из континентальных и более плотных океанических блоков (плит). В этой системе изменение скорости вращения Земли вызывает рассогласование вращения сфер (и в их пределах блоков или плит). В результате происходят подвижки на границах земного ядра и мантии, мантии и литосферы, океанической и континентальной коры, вызывающие инверсии магнитного поля, вулканизм, изменение рельефа геоида, колебания уровня моря и как следствие — перестройку атмосферной и океанической циркуляции, изменение глобального климата.

Поскольку все эти процессы взаимосвязаны, в кризисные периоды возрастает общая неустойчивость биосферы как системы, наложенной на внешние оболочки Земли. Если в устойчивых условиях эволюция направлена в сторону специализации, наиболее эффективного использования ресурсов, то в неустойчивых снижение эффективности означает, что меньше видов может существовать совместно, в одной экосистеме: общая предпосылка сокращения разнообразия, массовых вымираний.

Во время кризисов вымирает пятьдесят процентов всех видов и более, но впечатляют не столько эти цифры, сколько внезапное" исчезновение господствующих групп фауны и флоры, какими были динозавры, аммоноидеи, гигантские плауны и хвощи. Вымершие виды, как правило, принадлежали к числу экологически доминировавших, определявших облик наземных и водных систем геологической эпохи в период их процветания.

Понять избирательный характер вымирания помогают закономерности развития экологической системы от пионерной стадии через ряд промежуточных к климаксу, то есть к стадии стабильности и уравновешенности системы. Развитие задерживается на одной из промежуточных стадий, не достигая климакса. При длительном сохранении такой ситуации вымирают преимущественно климаксные виды, которые и являются наиболее характерными, господствующими видами своей эпохи. Пионерные виды, напротив, по своей жизненной стратегии оказываются более устойчивыми к условиям кризиса. Вымирание господствующих форм дает им шанс раскрыть свои эволюционные потенции. Так случилось с млекопитающими после вымирания динозавров. Так в ходе эволюции последние становятся первыми, а первые — последними. •

Микеланджело «Бог Отец, создающий из воды животный мир»

ВСЕМИРНЫЙ КУРЬЕР

Зубы

— Ключ к выживанию

— Из сада Эдема

— «Искусственной челюсти» тираннозавра

Ключ к выживанию

Когда динозавры исчезли шестьдесят пять миллионов лет назад, наши млекопитающие предки и о лучи л и превосходный шанс для бурного размножения и развития. Однако существовала одна проблема: зубы будущих хозяев Земли были далеки от совершенства. Ранние млекопитающие были маленькими, скромными пожирателями букашек, и потому они должны были либо исчезнуть, либо «приобрести» себе другие зубы. Джон Хантер из Университета в Нью-Йорке и биолог из Хельсинкского университета Юкка Джернналл предположили, что неприметный зубной отросток — гипокон, который впервые появился шестьдесят пять миллионов лет назад, и был тем самым приспособлением, позволившим млекопитающим успешно пережевывать растительную пищу.

Ранние млекопитающие имели верхние коренные зубы с тремя выступами и нижние, имеющие форму латинской буквы L. Короткое плечо этих зубов попадало в углубления в коренных зубах на верхней челюсти. Такая конструкция была хороша для поедания насекомых, но была непригодной для пережевывания мягких растений. Но именно на такую пищу смогли перейти многие млекопитающие, когда динозавры исчезли с Земли. Тогда-то и появился четвертый отросток на нижней челюсти, названный гипоконом, и исчез один из трех выступов на коренных зубах верхней. После этого зубы стали плотно прилегать друг к другу, позволяя млекопитающим успешно пережевывать пивцу. Подобное строение зубов известно палеонтологам давно, но Хантер и Джернвалл впервые нашли подтверждения, что появление такой челюсти у млекопитающих произошло сорок миллионов лет назад, как раз когда произошло резкое увеличение их численности. Ученые также выяснили, что гипокон независимо возникал у различных млекопитающих как минимум двадцать раз за все время эволюции.

Но что же произошло сорок миллионов лет назад? Климат стал холоднее, и площадь субтропических фруктовых лесов резко уменьшилась. Переход на «подножный» корм стал неизбежным, а вместе с ним усовершенствовались и зубы наших предков.

Из сада Эдема

Крошечная челюсть, найденная в каменоломне в Чангхуанг неподалеку от Шанхая, добавила уверенности тем ученым, которые считают, что высшие приматы впервые появились в Азии, а не в Африке. Судя по всему, челюсть принадлежала примату размером с мышь, который жил сорок пять миллионов лет назад, задолго до первых обезьян. Также на этом месте были обнаружены останки четырех примитивных приматов, включая самого раннего представителя семейства полуобезьян — долгопятов. Находка такого большого числа древних приматов позволила Мари Даусон и Кристоферу Берду, авторам этой сенсации, предположить, что это место неподалеку от Шанхая было для приматов «садом Эдема».

«Искусственной челюсти» тираннозавра

Вот почти уже целый век как палеонтологи спорят: был ли могучий тираннозавр реке хищником, или же он питался падалью.

Поиски ответа на давний вопрос предпринял — причем оригинальным методом — Грегори Эриксон из Университета штата Калифорния в Беркли. Из бронзы и алюминии он воспроизвел точную копию хранящегося в музее зуба тираннозавра и скрепил ее с гидравлическим прессом. Затем эта «искусственная челюсть» была испробована на свежей коровьей кости.

В качестве образца для сравнения экспериментатор использовал тазовую кость современника тираннозавра, жившего тоже около семидесяти миллионов лет назад,— трицератопса. На этом музейном экспонате отчетливо различимы борозды, нанесенные когда-то зубами тираннозавра, но неизвестно, была ли жертва в это время жива, или тот терзал уже труп этого растительноядного динозавра. Так или иначе, ископаемая кость изборождена восемьюдесятью следами укусов, в том числе глубокими царапинами, нанесенными острым зубом у самого позвонка.

Длинные вытянутые углубления говорят о том, что плоть силой отдирали от костей, но насколько мощными были укусы, судить сейчас трудно. Тут Г. Эриксону помогли техники и инженеры из расположенного ноблнзости Стенфордского университета. Вместе они приспособили к делу конструкцию металлической челюсти и маневрировали гидравликой, чтобы система оставляла на коровьей кости отметки, сходные с теми, что видны на ископаемой. Каждый укус регистрировался прибором, измеряющим затраченное усилие. Выяснилось, что задние зубы тираннозавра, требовавшие наибольшей затраты энергии, производя как раз нужные следы укуса, расходовали ее в количестве около 13 400 ньютон. Это можно сравнить с тем давлением, которое оказал бы на зуб динозавра поставленный поверх него грузовичок-пикап. Тем самым показано, что сила укуса тираннозавра примерно равна таковой у американского аллигатора, являющегося «рекордсменом» по этой части среди всех ныне живущих.