Экологический кризис - прецедент в мезозое

В.В.Жерихин

Еще 20-25 лет назад слова "экология", "экосистемы", "биоценозы" встречались только на страницах научной и научно-популярной литературы. С тех пор они успели перекочевать в газеты, на телевизионные и киноэкраны, в экономические расчёты, в технические проекты, предвыборные программы политических партий, и статьи законодательства. Они наряду с понятиями "эволюция" и "генетика" стали едва ли не самыми широко известными биологическими терминами. Весь этот массовый интерес обращен на один и тот же аспект экологии - на вопрос о сопротивляемости природной системы разрушительному воздействию человеческой цивилизации. В потоке страстных призывов спасти природу, мрачных пророчеств, оптимистических обещаний, сухих экономических оценок, изящных математических моделей непросто разобраться даже специалисту. Проблемы природной среды многообразны и многолики как сама природа. Вопросы развития человеческого общества сложны и многосторонни как само человечество. Когда же речь заходит о взаимодействии человека и природной среды, эти сложности и многообразия перемножаются. И так нужно, так необходимо, проводя детальные, тщательные скрупулёзные исследования, сохранить при этом и возможность бросить взгляд издалека если не на весь этот волнующийся океан проблем, то хотя бы на его по возможности большую часть.

Палеонтология, пожалуй, единственная из биологических наук, которая в принципе не умеет разглядывать события вблизи, страдает, так сказать принципиальной дальнозоркостью. Через "горы времени" неразличимы подробности происходившего. Позади угадываются лишь общие контуры событий, общие очертания канувших в небытие миров. Но значительные перемены, великие перевороты не теряются и во мгле времён. Сейчас, в эпоху массовой экологической тревоги, изучение крупнейших кризисных перемен в органическом мире прошлого приобрело неожиданную актуальность.

Один из таких "кризисов" произошёл в середине мелового периода - последнего периода мезозойской эры, около 100 млн. лет назад. И был он, хотя не единственной, но, как оказывается, одной из самых важных смен в истории биосферы. В это время природные сообщества (биоценозы) изменились чрезвычайно резко и очень быстро (разумеется, по палеонтологическим меркам) - особенно на суше и в пресных водоёмах, хотя и морские сообщества не остались в стороне от происходившего. Меловая биологическая "революция" - очень благодарный объект изучения. Следовавшие за ней перемены - даже крупная смена на рубеже мезозойской и кайнозойской эр, последовавшая через 35 млн. лет, - уступали ей по масштабу, а другие сравнимые по значению события если и происходили, то значительно раньше, и поэтому их нельзя изучить столь же подробно. Время неторопливо, но неумолимо стирает свидетельства минувшего, и от более древних событий до нас дошло меньше фактического материала.

Переворот в растительном царстве

Провозвестники надвигающихся перемен появились задолго, за 20-30 млн. лет до их наступления, ещё в начале мела (так обычно называют меловой период для краткости). Материалы, документирующие это появление, выглядят на редкость невзрачно. Это не кости исполинских ящеров, не рогатые черепа, не раковины фантастических очертаний - это всего лишь отпечатки небольших, ничем не примечательных с виду листьев, да различимая только под микроскопом пыльца древних растений. И листья, и пыльца принадлежит покрытосеменным (цветковым) растениям. В наше время покрытосеменные важнейшая и самая разнообразная группа, к которой относится большая часть растительного мира. До мелового периода их не существовало. В тогдашнем мире господствовали другие группы растений, из которых сейчас заметное место в природе сохранили только хвойные и папоротники. Что касается других растений мезофита т е. "средней эры" истории растительного мира, названной так по аналогии с мезозоем ("средней эрой" истории животных), то они совсем или почти совсем исчезли с лица земли. Уцелел до наших дней лишь один-единственный вид - странное дерево гинкго с веерообразными листьями. Первые покрытосеменные совершенно теряются на фоне мезофитной растительности, - так же, как теряются на фоне крупных травоядных и хищных млекопитающих кайнозоя первые антропоидные обезьяны.

Палеонтологические материалы надёжно документируют дальнейшие события. Сначала невзрачные мелколистные покрытосеменные распространяются всё шире и шире, хотя и остаются повсюду на третьих и четвёртых ролях. В начале мела они прослеживаются в Центральной Азии. Через десяток миллионов лет они уже обнаруживаются в других частях Азии, в Африке. Затем - в Америке, в Европе. Ещё несколько позднее - в Австралии. Затем им как бы надоедает скрываться в тени.

Происходящее выглядит тем более драматично, что участники событий - бессловесные, неподвижные растения. За несколько миллионов лет - в самом конце первой половины мела - покрытосеменные замещают в палеонтологических захоронениях большую часть характерных мезофитных растений. В это же время уцелевшие от вымирания мезофитные группы - папоротники и хвойные - меняются, становятся похожими на современные. Этим "перебежчикам из чужого стана" покрытосеменные соглашаются уделить место в своем новом мире. Остатки же других мезофитных растений, хотя ещё и продолжают встречаться во второй половине мела, но становятся всё более и более редкими. И, наконец, совершенно исчезают.

Как рухнула экологическая пирамида

Одновременно с растениями меняются и животные. В конце раннего мела обнаруживаются древнейшие известные плацентарные млекопитающие, похожие на современных мадагаскарских тенреков (щетинистых ежей). Становятся многочисленными птицы. В середине мела появляются первые змеи. Резко меняется состав насекомых. Среди них, например, появляются муравьи, становятся обильными и разнообразными термиты и бабочки. В море появляется множество групп костистых рыб. С тех пор и вплоть до наших дней все эти группы животных вместе с покрытосеменными растениями относятся к числу важнейших, определяющих весь облик природы. Переживают меловую катастрофу динозавры. Их час ещё не пробил. Им предстоит вымереть через 30 млн. лет, при следующей, менее резкой смене органического мира - в конце мела. Но и динозавры пережили середину мела совсем не спокойно - они сильно изменились, особенно растительноядные.

Однако список появляющихся в середине мела групп животных не так уж велик. Ещё меньше таких групп животных, чья судьба оказалась столь же печальной, как судьба мезофитной флоры. От них остались только отпечатки в осадочных пародах или скелетные остатки.

Легко понять, что при смене растительности смена животного мира совершенно неизбежна. Всё живое выстроено в великую экологическую пирамиду, в основании которой стоят растения. На этом фундаменте следующий слой - растительноядные животные. На них - следующий слой - хищники...

Покачнётся основание - и вся пирамида зашатается, угрожающе накренится и рухнет, погребя под своими обломками и растительноядных, и хищников, и тех, кто питается отмершими частями растений или трупами животных. Да и не в одних "кормовых" (или, как говорят в биологии, трофических) зависимостях дело. Тысячи не только трофических, но и иных прочных "цепочек" связывают животных с растениями (как, впрочем, и растения с животными).

Вот исчезли мезофитные растения. Конечно, те, кто ими питался, должны были тоже исчезнуть или измениться. А дальше всё происходит как в популярном стихотворении "Дом, который построил Джек". И те животные, которые укрывались среди зарослей растений от врагов, тоже должны были исчезнуть или измениться. И те, кто был приспособлен к создавшемуся мезофитными растениями микроклимату, должны были исчезнуть или измениться. И те, кто был приспособлен к физическим и химическим особенностям почвы, созданной мезофитными растениями, должны были исчезнуть или измениться. Долго ещё можно было бы продолжать этот перечень - и после каждого его пункта колокольным ударом звучала бы эта альтернатива: "исчезнуть или измениться".

Поскольку требовалось не просто измениться, а измениться согласно требованиям новой окружающей среды, большинство находившихся под угрозой животных в результате исчезли. Меньшинство же научилось жить в этом изменившемся мире.

Возникает вопрос: почему же сменились растения, почему закачалось основание пирамиды? Обычно считают, что основной причиной смены были изменения климата. Но думается, что это лишь часть ответа, и притом даже не основная. Климатические изменения происходили и до, и после меловой смены органического мира. Некоторые из них были гораздо более резкими, чем совпадающие с этой сменой. Однако сравнимых по масштабу биологических событий при этом не происходило. Скорее можно думать, что изменения климата подтолкнули уже готовые рухнуть сообщества мезофита - как варвары Рим времён упадка. Не будь в это время наготове покрытосеменных, готовых ринуться в пробитую брешь, биоценозы мезофита оправились бы от климатического удара ценой сравнительно небольших изменений, как уже не раз случалось ранее. Но покрытосеменные уже были, и это решило исход дела.

Как бы там ни было, какой бы ни была первопричина победы цветковых, едва ли можно сомневаться в том, что именно эта победа повлекла за собой остальные перемены в органическом мире.

Природа залечивает раны

Итак, экологическая пирамида мезофита рухнула. Мезофит канул в прошлое. От сложнейших, совершеннейших, тонко сбалансированных биоценозов остались хаотические обломки, которые и сообществами-то нельзя назвать с достаточным основанием. Все связи в них были слеплены топорно, наскоро, кое-как. Оттачивать и отшлифовывать их было некогда, да и незачем - ведь особенностью этого разрушенного мира являлось то, что все уцелевшие были на первых порах приспособлены к нему одинаково плохо. Новые жертвы не слишком искусно прятались от новых хищников в зарослях растений, но им помогало то, что и новые хищники не слишком успешно разыскивали и преследовали их в этих зарослях. Растительноядные животные с трудом усваивали непривычные ткани непривычных растений, но им не грозили конкуренты, потому что все растительноядные находились в том же положении. И так было во всём. Но не слишком долго.

Те же палеонтологические материалы, которые в раннем мелу открывают нам картину постепенного внедрения покрытосеменных в мезофитный мир и краха этого мира, в позднем мелу показывают, как на руинах мезофита складываются новые сообщества, характеризующие новую, пока последнюю в истории биоценозов суши - кайнозойскую.

Появляются всё новые и новые группы взамен исчезнувших, компенсируются потери. Структура биоценозов, поначалу очень простая и примитивная, делается всё сложнее и совершеннее. Всё разнообразнее и сложнее становятся новые взаимосвязи между новыми организмами; части новой экологической машины притираются друг к другу. Последствия катастрофы были ликвидированы, раны залечены.

Этот чудесный процесс "самосборки" новых биоценозов взамен погибших заслуживает того, чтобы немного подробнее остановиться не его механизме. Поражает прежде всего скорость процессов восстановления. Ведь в течение большей части истории. Земли органическая эволюция происходила медленно и плавно. Рассмотрим в качестве примера насекомых. В этой группе животных средний возраст современных видов составляет приблизительно 5-7 млн. лет, а максимальный - по меньшей мере 40-45 млн лет. При этом насекомые - ещё не самая медленно эволюционировавшая группа животных. Но эволюция отнюдь не потому тащилась таким черепашьим шагом, что животные организмы в принципе не способны меняться быстрее. Нет, скорость их изменений может быть очень высокой. Человек путём селекции создал новые виды растений и некоторые из них (например, кукуруза) очень сильно отличаются от своих диких предков. В лабораторных экспериментах изменения насекомых на видовом уровне удавалось достичь за 12-20 поколений. Иными словами, их естественная эволюция шла в сотни тысяч, а то и в миллион раз медленнее, чем могла бы идти.

Очень похоже, что одним из главных тормозов, сдерживающих эволюционные преобразования, служат именно биоценозы. В хорошо сбалансированном, устойчивом биоценозе эволюционировать практически незачем - условия привычны, приспособления к ним отточены и выверены и потому большинство изменений беспощадно отбрасывается естественным отбором. Кроме того, в устойчивом сообществе свобода изменений чрезвычайно ограничена. Каждый вид в нём со всех сторон "зажат" соседями. Перейти на другое кормовое растение? Но им уже питаются другие растительноядные виды, успевшие хорошо приспособиться к его особенностям - куда лучше, чем это доступно новичку. Сменить среду обитания, уйти, например, с суши в воду? Но и там места заняты, и очень мало шансов, что чужаку удастся втиснуться в этот "переполненный ковчег".

Иное дело в разрушенных, незаполненных сообществах. Лишь небольшая часть ресурсов в них используется, да и та не слишком эффективно. Поэтому изменениям открыт зелёный свет: твори, выдумывай, пробуй! Конечно, и здесь множество проб будет безуспешно и приведёт только к вымиранию, но есть реальные шансы на крупный выигрыш. Более того, в этом мире едва ли выиграет тот, кто не рискует: через некоторое время его обгонят, опередят конкуренты, перехватят использовавшиеся им ресурсы и вытеснят его. Таким образом, в незаполненных биоценозах естественный отбор благоприятствует изменениям и не поощряет консерватизма. И чем менее совершенна структура сообщества, тем быстрее в нём идет эволюция. Чем стабильнее и равновеснее сообщество, тем сильнее эта эволюция тормозится. Теперь ясно, какой замечательный механизм выстраивает новые биоценозы взамен погибших. Лишь только оказывается, что разрушение сообщества зашло достаточно далеко, в нём автоматически повышается скорость эволюционных изменений видов - и тем сильнее, чем сильнее разрушено сообщество. Вот эта ответная, компенсаторная эволюция и залечивает раны природы.

Семь выводов из прошлой катастрофы

Попробуем подытожить некоторые уроки мелового экологического кризиса. В это время, как мы видели, оказалось уничтоженной значительная часть ранее существовавших видов животных и растений. Произошли необратимые изменения характера органического круговорота. Произошло химическое загрязнение воды и почвы (поскольку покрытосеменные отличались биохимически от мезофитных растений, они выделяли в окружающую среду иные, ранее в ней не встречающиеся вещества)... Не правда ли, это удивительно напоминает самые мрачные прогнозы тех, кто обеспокоен сегодняшней и завтрашней экологической ситуацией?

Итак, во-первых, экологический кризис действительно возможен. Сопротивляемость природных сообществ разрушительным воздействиям велика, но не беспредельна. Катастрофическое разрушение их структуры - не выдумка паникёров, а реальная опасность.

Во-вторых, хотя разрушенные биоценозы заменяются новыми, достаточно стабильными сообществами, этот процесс оказывается чудовищно медленным - по нашим, человеческим меркам. Он занимает десятки миллионов лет- время совершенно нереалистическое с точки зрения человека. Поэтому если разрушение существующих сообществ зайдёт достаточно далеко, новые стабильные сообщества не возникнут ни при наших внуках, ни при наших пра-пра-пра-правнуках. Будущим поколениями придется жить в мире с нестабильной органической природой - зыбкой, неопределённой, завтра не такой, как сегодня. В таком мире будет необыкновенно трудно планировать свою деятельность; даже привычные, ещё вчера рутинные действия будут приводить сегодня к неожиданным последствиям. Может быть наши потомки и смогут привыкнуть к такому миру, но всё же не хочется оставлять им подобное наследство.

В-третьих, разрушение биоценотических структур приводит к резкому увеличению скорости эволюционных процессов. В результате возникают совершенно новые организмы с необычными, неожиданными свойствами. Важно подчеркнуть, что эти свойства принципиально непредсказуемы: при отсутствии эффективного биоценотического контроля эволюции она становится хаотичной, как броуновское движение. Если бы в конце мезофита жили биологи, едва ли они смогли бы предугадать, что, пройдя сквозь горнило будущего экологического кризиса, некоторые пресмыкающиеся потеряют ноги. Что некоторые насекомые начнут образовывать колонии из десятков и сотен тысяч особей, трудящихся на удивление целеустремлённо и целесообразно. Что через некоторое время крупные растительноядные динозавры, передвигающиеся на двух ногах, опустятся на четвереньки. Что через некоторое время мелкие покрытые шерстью животные дадут начало разнообразнейшим группам кайнозойских млекопитающих.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: сочинения по литературе, менеджмент.





1  2 | Следующая страница реферата