Марсело Санчес - Эмбрионы в глубинах времени

Исследования множества групп, которые жили в различные геологические эпохи, показали, что противопоставление друг другу внешних и внутренних факторов является ложным. Переменные компоненты истории жизни развиваются, находясь в пределах, обусловленных внутренними особенностями включённых в этот процесс организмов, которые изменяют окружающую среду, но также и подвергаются её воздействию. Крупномасштабный пример такого рода — это появление фотосинтезирующих бактерий, которые с течением геологического времени изменили атмосферу, высвобождая кислород, что документируют минеральные отложения, возраст которых установлен. Появление в атмосфере свободного кислорода также стало пусковым событием на геологическом уровне, поскольку кислород вносит свой вклад в характер химического выветривания горных пород. Некоторые из условий окружающей среды, с которыми должны были сталкиваться на протяжении своей жизни ныне вымершие организмы, крайне сильно отличались от тех, которые окружают нас сегодня. Например, содержание кислорода в атмосфере в различные отдалённые периоды времени было намного ниже, или же намного выше, чем сегодня.

Также стоит подумать над значением концепции «глубин времени» для понимания эволюции индивидуального развития в крупных родословных ветвях. Как теоретические ожидания, так и эмпирические данные показали, что для процессов роста биологического многообразия простые корреляции являются исключением.

Предрасположенность к видообразованию или к устойчивости к вымиранию не может сводиться случайным образом к единственной особенности; во всех случаях важно рассматривать все переменные величины, относящиеся к истории жизни.

Некоторые различия в окружающей среде между нынешним миром и прошлыми эпохами затрагивают переменные величины, которые постепенно изменялись по ходу геологического времени. Другие же связаны с внезапными, катастрофическими событиями такого масштаба, какой никогда не был зафиксирован на протяжении летописной истории человечества. Некоторые из этих событий отмечены во времена, когда происходили массовые вымирания, например, как вымирание динозавров. С ними связан исключительно активный вулканизм. Последствия от удара астероида, который упал на полуострове Юкатан, признаны многими. Возможно, столь же существенным было воздействие событий, которые привели к появлению Деканских траппов на Индийском субконтиненте; это одно из самых крупных проявлений вулканической активности на суше, когда на континентальной коре образовались гигантские плато из лавы. Траппы плоскогорья Декан представляют собой полмиллиона квадратных километров вулканических пород, в десять раз больше, чем территория Швейцарии. Данный ландшафт состоит из нескольких плоских областей, или траппов, каждая из которых была образована поверхностью одного лавового потока и раскинулась на многие километры. Деканские траппы являются последствиями вулканических явлений, масштаб которых не сравним ни с чем из того, что известно нам из истории человечества. Даже извержение Везувия и его хорошо известные последствия для Помпей бледнеют по сравнению с ними. [64] Яркое и великолепно сделанное описание Деканских траппов и вулканизма см. у Форти «Earth: An Intimate History» (2004).

Радиометрическое датирование показало что извержения, которые привели к появлению деканских траппов, охватывают отрезок времени примерно в 2 миллиона лет и случились около 66 миллионов лет назад. Эти вулканические извержения не только залили лавой обширные территории, но также выбросили в атмосферу большое количество двуокиси серы и мелкой пыли. Климатические изменения, ставшие результатом этих событий, оказали крупномасштабное воздействие на растительность и моря. Морской планктон был, вероятно, в значительной степени уничтожен, что вызвало целый каскад событий, распространявшихся по связям, характеризовавшим экосистемы того времени. Весьма вероятно, что хитросплетения экологических взаимоотношений пришли в хаос. Во время ещё большего по масштабам среди известных человеку эпизодов вымирания, на границе перми и триаса, вулканическая деятельность, которая привела к образованию Сибирских траппов, продолжалась лишь около одного миллиона лет, но охватывала гораздо большую площадь, чем та, которая связана с Деканскими траппами. Образовавшиеся в результате этого вулканические породы в настоящее время занимают территорию примерно в 2 миллиона квадратных километров, меньше трети от оцениваемой первоначальной площади, и всё же почти равны по площади территории Западной Европы. Изменения в химическом составе океана, связанные с этой крупномасштабной вулканической деятельностью, нанесли огромный удар по эволюции жизни в масштабах всего мира.

Крупномасштабные акты вымирания оказали воздействие на историю жизни на Земле, и восстановление многообразия групп, которые не полностью вымерли, представляет собой большой интерес и требует понимания особенностей окружающей среды и видов организмов, характеризующих мир после вымирания.

После окончания пермского периода, когда произошло самое большое из когда-либо случавшихся событий массового вымирания, ранний триас характеризовался нестабильностью окружающей среды. Из работ геохимиков нам известно, что уровни кислотности океана и количества кислорода в атмосфере колебались. Изменчивые условия оказывали воздействие на метаболизм и в конечном счёте на характер роста у различных групп организмов, включая тех, кто строит скелет из карбоната кальция, например, рифообразующие кораллы (см. главу 10). Повышение кислотности океана — снижение значения pH — воздействовало на характер роста аммонитов и других моллюсков, кораллов и большинства, если не всех остальных групп морских беспозвоночных. Отмеченная вулканическая деятельность привела к достаточно резкому выбросу метана, а также к увеличению концентрации двуокиси углерода не только в атмосфере, но также и в океанах. Это снизило возможность выпадения в осадок морского карбоната кальция и потенциальную возможность обызвествления у организмов, живущих на всех уровнях толщи воды (бентос, планктон) — «кризис биокальцификации», который исследовали мой коллега Хельмут Вайссерт из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и многие другие.

Исследование ископаемых морских беспозвоночных и истории их жизни зачастую происходит параллельно с изучением изменений в океанах, что сводит воедино геохимию и палеонтологию.

Точно так же, как в раннем триасе, в наше время происходит повышение уровня кислотности морской воды по всему миру, поскольку океаны поглощают всё увеличивающееся количество двуокиси углерода в атмосфере. Считается, что это закисление океана является главной угрозой для морских экосистем в ближайшем будущем. Эксперименты показали, что это изменение вредит способности к воспроизводству и росту по крайней мере у некоторых видов веслоногих ракообразных, улиток, морских ежей и офиур. Поскольку изменение происходит очень быстро, многие виды вряд ли смогут выжить. Но не на все группы это воздействие оказывается одинаково. Сэм Дюпонт и его коллеги из Швеции представили экспериментальные свидетельства того, что повышение кислотности океанской воды оказывает положительное воздействие на личинок морской звезды Crossaster : культивируемые при низких значениях pH личинки растут быстрее, без видимого влияния на выживание или формирование скелета. Это был первый отчёт о положительном влиянии повышения кислотности океанской воды на темп роста у какого-либо беспозвоночного. Различающиеся эффекты воздействия на историю жизни организмов должны отвечать за то, кто выживет, а кто станет жертвой при наступлении события массового вымирания и в ходе последующего восстановления биосферы. Как сказали Арно Брейяр и его коллеги, «в выживании групп живых организмов играют свою роль и хорошие гены, и хороший расклад дел».