Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Геологическая история Земли воспроизведена в общих чертах колоссальными усилиями учёных и огромными затратами материальных средств. Бурение многочисленных скважин, сравнение геологических слоёв и осадочных пород, геофизические исследования прохождения сейсмических волн от землетрясений и взрывов ядерных зарядов, измерение скорости радиоактивного распада химических элементов – вот далеко не полный перечень методов, посредством которых шаг за шагом прочитывались страницы геологической летописи Земли и воссоздавались этапы и формы её естественной эволюции.

Прочная основа для постоянного пополнения знаний по истории нашей планеты возникла в связи с созданием геохронологической шкалы формирования геологических слоёв Земли и развития населяющих планету разнообразных форм жизни. Такая временная шкала в первоначальном варианте была создана ещё в 1881 г. И с тех пор постоянно развивалась и уточнялась на основе данных геофизики, геохимии, биохимии и биологии. Геохронологическая шкала является одновременно и биохронологической шкалой, воспроизводящей этапы происхождения и развития жизни, что вполне естественно, поскольку геологическая истории Земли разворачивалась под постоянным воздействием эволюции жизни, а история биосферы неотделима от геологической эволюции Земли. Сама идея периодизации эволюции Земли возникла в геологии под влиянием идей биологической эволюции. Каждый крупный период в истории Земли получил название, начинающееся с характеристики жизненных процессов, протекавших на Земле в этот период, и заканчивающееся термином «зой» (от греч. «зоэ» – жизнь).

В соответствии с такой биоцентрической периодизацией история Земли подразделяется прежде всего на два эона – криптозой и фанерозой. Слово «эон» заимствовано из древнегреческого языка и означает наиболее длительные периоды времени, охватывающие целостные исторические реальности, которые обладают фундаментальными отличиями друг от друга. Эон криптозой (от греч. «криптос» – скрытый, тайный), т. е. время скрытой, неявной, не доступной исследованию жизни – самый длительный период в геологической истории Земли. Он начался около 3,8 млрд. лет назад и закончился около 570 млн. лет назад. Эон фанерозой (в переводе с греч. означает «явная жизнь») начался около 570 млн. лет назад и продолжается в настоящее время. Он закончится через 5 млрд. лет в результате естественной смерти Солнца, если только за это время человечество не найдёт и не осуществит способ спасения этой жизнепорождающей планеты.

Эон криптозой включает три эры – катархейскую, архейскую и протерозойскую. Эон фанерозой также включает три эры – палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Подробнее эти три эры мы опишем, обратившись к истории биосферы, поскольку эти эры выделяются, исходя не столько из изучения эволюции Земли, сколько из периодизации эволюции жизни. Здесь же жизнь интересует нас лишь как побочный продукт и одновременно действующий субъект геологической эволюции Земли.

Следует отметить, что эону криптозой (как времени скрытого от эмпирических исследований геологической науки развития форм жизни) предшествовал длительный период в истории Земли, когда она была полностью безжизненной планетой. Мнение В. Вернадского о полном совпадении истории Земли с историей её биосферы не подтверждается современной наукой. Более прав в этом отношении оказался А. Опарин, считавший, что биологической эволюции в истории земли предшествовал период химической эволюции, подготовивший этап предбиологической эволюции.

В описанных выше условиях Протоземли на ней не было и не могло быть никакой жизни. В период формирования Земли на ней не было ни атмосферы, ни гидросферы. Адская температура поверхности планеты не допускала появления сколько-нибудь устойчивых минеральных и органических форм. Жёсткое космическое излучение, беспрепятственно проникавшее на расплавленную поверхность Земли, не допускало ни малейшей возможности выживания любых стабильных структур. Остывая и переходя из венерианской фазы своего развития в лунную фазу, Протоземля превратилась в безжизненную пустыню, покрытую реголитом, отличающуюся от современной Луны лишь поистине катастрофической вулканической активностью.

Но эти же катастрофические явления вызвали дегазацию Земли и образование гидросферы и стабильной атмосферы, которые стали колыбелью наиболее примитивной жизни. Однако этот процесс занял длительный период времени, предшествовавший криптозойскому эону. Лунная фаза в истории Земли характеризовалась образованием тонкой базальтовой коры, ставшей опорой как для реголита, так и для оседавших паров воды. Атмосфера в этот период, протекавший 4,5–3,8 млрд. лет назад, была едина с гидросферой и находилась в парогазовом состоянии с чрезвычайно высокой температурой и давлением. Лишь очень и очень постепенно гидросфера по мере её оседания на базальтовую кору, отделялась от атмосферы и заполняла огромные пространства первозданной Земли. Первоначально этот процесс тормозился огромной впитывающей способностью реголита, пористого материала, обломки которого заполняли земную кору.

В начале катархейского периода около 3,8 млрд. лет назад на Земле распространяются крупные водоёмы и формируется пока ещё мелководный мировой океан. Об этом свидетельствует широкое распространение очень древних пород, содержащих кварциты, карбонаты, полосатые железные руды. Именно к этому времени, по-видимому, относится появление преджизни и её превращение в наиболее примитивную жизнь.

В архейскую эру посреди мелководья возникают незначительно возвышающиеся над ним острова и протоконтиненты. Формируется гранитно-гнейсовый слой земной коры. Древнейшие горные породы, известные геологам в настоящее время, получили название «серые гнейсы». Серогнейсовые острова могли тянуться на многие сотни километров. К концу архейской эры в атмосфере уменьшилось содержание углекислого газа и началось древнейшее оледенение.

В начале протерозойской эры формируется единый массив континентальной коры, получивший название Пангеи. Ему противостоит океан Панталасса (от греч. «пан» – всё и «таласса» – море). Количество воды на планете увеличилось настолько, что все воды слились в единый океан. Однако первичный единый материк Пангея оказался недолговечен, в результате дальнейшего охлаждения и расширения земной коры он рассыпался на микроплиты. Промежутки между микроплитами заполнили воды океана и действующие вулканы.

Образовавшиеся вследствие этого складчато-надводные системы вскоре вновь объединяются в суперконтинент Пангея I. В конце протерозойской эры Пангея I раскололась на два суперконтинента – Лавразию и Гондвану. Их разделяет расширяющийся по мере их расхождения океан Тетис. Лавразия включает Евразию (без Индии) и Северную Америку. Гондвана же объединяет Африку с Мадагаскаром, Южную Америку, Индию, Австралию и Антарктиду. Так завершается криптозойский эон и начинается эон фанерозой. Отметим, что в эту давнюю эпоху, около 570 млн. лет до открытия Колумба, Северная Америка была объединена с Европой, а Южная Америка – с Африкой и Индией.

Возникшие таким образом два суперконтинента были полярны по своему географическому положению. Северный континент, Лавразия, объединял регионы, которые впоследствии породили крупнейшие цивилизации и мировые империи, на которых возникло извечное соперничество Востока и Запада. Южный, Гондвана, отодвигался к экватору и породил альтернативу слаборазвитого Юга по отношению к интенсивно развивающемуся Северу в человеческом мире, который возник через 570 млн. лет. Цивилизации Севера постоянно мобилизовывали себя на преобразование окружающей природы, создание цивилизованного Космоса, защищающего человека от холода и изменчивости окружающей среды. Цивилизации Юга приспосабливались к жаркому климату и буйной растительности, проявляя менее интенсивный уровень социальной мобилизации. В результате присваивающая плоды природы тенденция превалировала над производящей.

К концу криптозойского эона медленно, но последовательно возрастает содержание кислорода в атмосфере. Около одного миллиарда лет назад оно составляло 0,1 % содержания атмосферы, а его увеличение тормозилось окислением железа на дне первобытного океана. Но к концу криптозоя оно повысилось до 1 %, что резко повысило энергетические возможности формирующейся биосферы и её качественное состояние.

В начале фанерозойского эона около 570 млн. лет до нашей эры горный пояс Аппалачей в Америке вновь соединяет Лавразию с Гондваной в относительно единый материк, получивший название Пангеи II. В этот период в мировом океане выделились три палеозойских океана – Палеоатлантический, Палеоазиатский и Палеотетис. Последний по-прежнему разделял Лавразию и Гондвану.

Начинаются длительные оледенения, охватывающие как Лавразию, так и Гондвану. Затем на Гондване происходит потепление климата и смена ледниковых отложений угленосными, что свидетельствует о буйной растительности.

В начале мезозойской эры происходит раскалывание Пангеи II. На гондванской части суперконтинента Африка отделяется от Южной Америки, выделяется в отдельный микроконтинент Индостан, Австралия отделяется от Антарктиды. В лавразийской части Пангеи II Северная Америка отделяется от Евразии. Континенты приобретают близкие к современным очертания, но большая часть их залита водами океанов. Деструкция мобилизационного ядра Пангеи, вызвавшая тенденцию к расколу, была так сильна, что Европа едва не откололась от Азии. Линия раскола пролегала в районе нынешней Западно-Сибирской низменности. Однако перемычка, связывающая Евразийский суперконтинент, всё-таки устояла. Если бы в этот момент произошёл раскол, конвективные течения увлекли бы лёгкую Европу вдаль от тяжёлой и грузной Азии неведомо куда. В этом случае история биосферы, а вслед за ней история человечества была бы совсем другой. Возможно, Европа устремилась бы вдогонку за плывущей в Западное полушарие Северной Америкой и «причалила» бы к ней, создав своим давлением огромный горный массив на теле Американского континента. Что бы тогда было с человеческой цивилизацией?

Подобно этому, плита, на которой ныне находится Индия, откололась от Австралии и Антарктиды и «причалила» с юга к Азиатскому материку. Столкновение Индостана с Азией и его колоссальное давление на южную часть огромной Азиатской плиты привело к формированию крупнейшего горного пояса современной Земли – Гималаев, Памира и Тянь-Шаня. Надвигание Индостана на Азию превратило его в полуостров и привело к трению, обламыванию, короблению плит, а соответственно – к вздутию коры и образованию колоссальных по земным масштабам горных массивов.

Важную роль в истории Земли, а впоследствии и человечества сыграли откол Аравии от Африки и поворот Африканского континента, прижавший Африку к Азии в районе нынешнего Египта. Так на протяжении миллиардов лет глобальная тектоника и перемещение литосферных плит формировали периоды геологической истории Земли, её подразделение на эоны, эры, периоды и эпохи, и обусловили материальную среду биологической эволюции, а позднее – и истории человечества.

В последний период кайнозойской эры – антропоген (или четвертичный период) – литосферные плиты приняли уже современное положение, их движение, конечно, не прекращалось, но уже не играло столь важной эволюционной роли вследствие краткости этого периода и медленности движения континентов.

В этот период, начавшийся около 2 млн. лет назад и продолжающийся до сих пор, на арену геологической и биологической истории выходит новый субъект исторического действия – человек. Данный период и получил название антропогена, поскольку он стал временем формирования человека, его происхождения (генезиса) от обезьяноподобных предков и создания им всемирной цивилизации, ставшей мощной геологической силой.

Антропоген кажется неким завершением геологической эволюции, концом истории, поскольку он не содержит исторических изменений такого масштаба, как те, что формировали океаны и континенты, определяя современный лик Земли. На самом деле он представляет собой новый этап геологической истории, в ходе которого Земля становится обиталищем цивилизации, т. е., с одной стороны, космической опорой прогрессирующего гуманизма, демократии и свободы, регулируемой биосферы, развития культуры, а с другой – варварского отношения к природе и человеку, организованного и неорганизованного насилия, деспотизма и нарушения прав человека.

Превращение этой своенравной, изменчивой, стихийной, по-своему жесткой и равнодушной к своим обитателям планеты в прекрасный и культурно преобразованный Дом для всех жителей Земли – это уже тенденция не геологической, а человеческой истории. Но геологическая история в антропогене явилась важной предпосылкой возникновения человека, получения человеческой цивилизацией материальных средств и ресурсов для своего становления и развития, закладки фундамента этого Дома, материализованного пространства культуры.

Антропоген как период геологической истории имеет ряд особенностей, которые отличают его от всех предшествующих периодов истории Земли. Наряду с уже отмеченной выше малой длительностью эти отличия состоят в многогранных резких измерениях климата, чередовании оледенений с межледниковыми потеплениями, широком распространении рыхлых осадочных отложений, быстрой изменчивости геологических характеристик земной поверхности. Главной характеристикой антропогена является повышение интенсивности всех протекающих на Земле эволюционных процессов, прокладывающая себе дорогу через возвратно-поступательное течение эволюции тенденция к ускоряющемуся и качественно разнообразному прогрессу. В этом смысле все предшествующие эпохи истории земли, а может быть, и не только Земли, могут рассматриваться как очень длинный, растянувшийся на миллиарды лет подготовительный период истории антропогена.

Антропоген обрушился на биосферу Земли почти так же жестоко и разрушительно, как XX век на человеческую цивилизацию. Созревшая для интенсивного развития земная жизнь, подвергаясь резкому воздействию природных стихий, поставившему под вопрос самую возможность её существования, оказалась вынужденной к ускоряющемуся прогрессу, к выработке форм и механизмов реагирования на среду обитания, которые обладали особой мобилизационной активностью и сложностью способов приспособления. Кто оказался неспособен укреплять свои жизненные силы и способы приспособления под действием взбесившейся природы, тот не выдержал сурового экзамена на выживание и оказался вычеркнут из жизни и дальнейшей эволюции. Геология как бы «проэкзаменовала» биологию и получила неплохие результаты. Но многие выдающиеся образцы жизнеутверждающего творчества природы (например, могучие мамонты, шерстистые носороги) в силу своего чересчур идеального приспособления к определённой среде не дошли до нашего времени.

Причины чередования длительных похолоданий и потеплений в антропогене постоянно дискутируются и могут быть определены в современной науке лишь на уровне правдоподобных гипотез. Естественно, что колебания солнечной радиации, тектоническую активность Земли и прочие цикличности климатических изменений в те далёкие эпохи никто не измерял. Специалисты выделяют две группы гипотез, которые выдвигались учёными для объяснения этих изменений. К первой из них принадлежат астрономические гипотезы, к числу которых относятся колебания уровня светимости Солнца, изменения наклона земной оси, изменения кривизны земной орбиты от шара к эллипсу и обратно. К другой, геолого-географической группе гипотез принадлежат предположения о повышении и спаде вулканической активности, изменениях газового состава атмосферы, циклических колебаниях процессов, связанных с тектоникой литосферных плит.

Думается, что одной из наиболее вероятных причин могло явиться периодическое разогревание или прекращение разогрева земной поверхности из глубин Земли. Колебания климатических условий на поверхности могли вызываться изменениями мобилизационно-энергетического состояния земного ядра. Если такие изменения происходят в недрах звёзд, то почему они не могут происходить в недрах планет, включая и Землю? Вполне возможно, что эти изменения управляют и конвективными течениями, которые увлекают за собой литосферные плиты и определяют тектонику литосферных плит. Ведь и на Солнце конвективные процессы, управляемые периодическими изменениями энергетики ядра, предопределяют колебания солнечной активности.

Как бы то ни было, а климат Земли в антропогене изменялся с катастрофической амплитудой и с очень длительной периодичностью. Во время крупных похолоданий объём воды, изъятой из океанов и связанной ледниковыми покровами, достигал 30 млн. км³, в результате чего уровень мирового океана понижался на 100 м и более, обнажая огромные пространства суши. В периоды же межледниковых потеплений ледники отдавали океану изъятую их него воду, и она заливала части континентов, превосходя современный уровень океана на 50–60 м.

В ледниковые периоды происходили мощные смещения климатических зон. В северном полушарии арктический пояс достигал 50⁰ северной широты в Европе и 40⁰ в Северной Америке. Огромные пространства земной поверхности вплоть до этих широт покрывались мощными ледниковыми щитами. Наличие таких огромных щитов дополнительно усиливало похолодание, поскольку они отражали значительную часть солнечной радиации и препятствовали прогреву Земли солнечным теплом. Морозы с температурами минус 30 – минус 70 °C вымораживали теплолюбивую растительность, способствовали выживанию лишь таких видов животных, которые обладали мощным покровом шерсти. По существу, наступали «марсианские» периоды в истории Земли.

Все климатические пояса, кроме арктического, в ледниковые эпохи сильно сужались и смещались к югу, в сторону экватора. Например, умеренный пояс становился в два раза уже современного.

Исследования ледниковых отложений в Баварских Альпах, проведенные немецкими геологами А. Пенком и Э. Брюкнером, выявили четыре сменявших друг друга ледниковых периода, разделенных периодами межледниковья и оставивших явные «свидетельства» о своём существовании в виде комплексов геологических отложений. Авторы исследования присвоили периодам оледенений названия в соответствии с названиями четырёх небольших рек, в долинах которых были обнаружены ледниковые отложения. Так сложилось ставшее вскоре классическим представление о четырёх ледниковых периодах, охвативших территории Европы и Северной Америки. По названиям альпийских рек они были названы гюнцским, миндельским, рисским и вюрмским оледенениями.

Оледенения Восточной Европы не совсем полно, но всё же соответствуют классификации А. Пенка и Э. Брюкнера. Например, окское оледенение в Восточной Европе, приблизительно соответствующее миндельскому в Альпах, покрывало значительной толщей льда территории вплоть до устья Камы и юга Беларуси. В это же время миндельское оледенение охватывало подножья Судет и Карпат.

Самым жестоким в геологоклиматической истории было рисское оледенение, на Русской равнине в связи с исследованиями на местах возникновения получившее название Днепровско-Московского, а на территории США – Иллинойского. Оно длилось приблизительно от 240 до 180 тыс. лет до нашей эры, т. е. в течение 60 тыс. лет. Оледенели огромные пространства Евразии и Северной Америки, толщина льда достигала 4–5 км, всё пространство нынешних США, Евросоюза и России вплоть до 48⁰ северной широты на десятки тысяч лет превратилось в подобие современной Антарктиды.

Межледниковые эпохи были связаны с длительными потеплениями и для них был характерен относительно мягкий климат. Арктический пояс сдвигался к полюсам, другие пояса соответственно расширялись и перемещались к северу в Северном полушарии и к югу в Южном. Таяние многокилометровых ледников высвобождало огромное количество вод, что приводило к затоплению огромных пространств суши и повышению уровня мирового океана, который в свою очередь затапливал низменные края континентов. Жуткий холод сменялся Мировым потопом, что приносило с собой всё новые испытания для жизни на суше. Но после каждого такого испытания жизнь возрождалась в обновлённых формах и направлениях развития.

Разлившиеся воды подпитывали почву, возникало множество озёр и болот, реки выходили из берегов и становились чрезвычайно полноводными. Ледниковые моренные отложения сменялись озёрными и болотными отложениями, в которых современные исследователи находят многочисленные остатки некогда благоденствующих растительных и животных организмов. Жизнь перестраивалась и бурно развивались. Ледники сохранялись лишь на пространствах Антарктиды, Гренландии и Северного Ледовитого Океана, а во многих нынешних пустынях с чрезвычайно засушливым климатом благодаря повышению влажности в периоды межледниковий расцветала растительность и процветала разнообразная жизнь.

На пространствах, ранее занятых ледниками, бурно развивалась теплолюбивая растительность и соответствующие представители животного мира, а виды, узко приспособленные к выживанию в условиях мерзлоты, вымирали или меняли способы приспособления. Хладостойкие виды сохранялись в арктических регионах, а при новых наступлениях ледников они осваивали новые пространства и заселяли их. И наоборот, новые ледниковые периоды приводили к вымиранию, миграции или изменению приспособительных механизмов теплолюбивых растений и животных.

Такая цикличность распространялась на десятки тысячелетий, в течение которых происходила жестокая борьба между косной материей планеты, управляемой мобилизационной структурой ядра, и мобилизацией на выживание колоссального разнообразия живых организмов, подвергаемых жестокому воздействию стихийных сил неживой природы. Жизнь вышла из этой борьбы обновлённой и способной к дальнейшему прогрессу, а планета изменила свой облик и стала более приспособленной к жизни в результате большего разнообразия и более совершенной саморегуляции биосферы.

Оледенения создавали связи между обособившимися континентами как вследствие образования твёрдого ледяного покрова, так и по причине снижения уровня океана, обнажавшего новые участки суши. В результате происходила миграция жизни из Европы в Северную Америку и Африку, из Северной Америки в Южную – и обратно. Этот постоянный обмен порождал новое единство биосферы. Именно благодаря ему древние люди расселились по всей планете и сделали её первым космическим телом, покорённым человечеством.

Вюрмское оледенение, достигшее своего пика около 20 тысяч лет назад, оказалось последним. Около 14–15 тысяч лет назад оно сменилось глобальным потеплением. Похолодания и колебания климата всё еще продолжались, однако они носили кратковременный характер и не приводили к сдвигам климатических поясов.

В результате возникло явление так называемого климатического оптимума, создались относительно комфортные условия для развития биосферы и человека.