Фрагмент книги и обложка предоставлены Егором Феденковым (издательство «Ломоносовъ»)
Жизнь на Земле не смогли истребить ни падения огромных астероидов, ни гигантские извержения вулканов, а "потопы" и смена магнитных полюсов оказались с точки зрения ее существования незначительными событиями. Можно сказать, что живые существа только сплотились перед лицом общих невзгод. Последние 3,5 миллиарда лет именно они усердно работают над Землей, бросая ее то в жар, то в холод - меняя климат планеты с парникового на ледниковый и обратно, и при этом изменяются сами: с каждой сменой климата возникают все новые существа. Так, порождением последней ледниковой эпохи стали мамонты, кактусы и, возможно, человек, который далеко не первый и не последний в нескончаемой череде превращающихся друг в друга организмов. Книга Андрея Журавлева рассказывает, как палеонтология помогает понять настоящее и будущее нашей планеты.
Андрей Журавлёв - профессор кафедры биологической эволюции биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, научный редактор журнала "National Geographic".
Андрей Журавлёв. «Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы...». От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли.
Издательство "Ломоносов", 2016. — 280с.
Тропики в снегах
Толстый слой февральского снега превратил сопки Центральной Чукотки в совершенно правильные конусы. Между ними вольно разгуливает ветер, понижая уже привычные –30°С до каких-то немыслимых отрицательных значений. Но тундра жива: по ложбинке вальяжно катится целая лавина зайцев-беляков, движение стаи не столько видно, сколько ощущается по перемещению многочисленных черных точек — кончиков ушей; в ту же сторону пробегает лисица, почти круглая в своей зимней шубке, причем не рыжей, а ярко-красной; из-за курума — россыпи камней — показывается чья-то любопытная голова почти без ушей. То ли небольшой медведь, то ли крупная собака. Когда зверь вылезает целиком и поворачивается немного боком, по горбатой спине и огромному пушистому хвосту узнаю росомаху — самого большого представителя семейства куньих на планете. Вижу ее живьем впервые и, удивляясь, что это красивое создание почему-то у многих вызывает чувство омерзения, пытаюсь подойти поближе. Зверь не уходит, а также осторожно косолапит мне навстречу. Длинные когти не видно, но слышно, как они постукивают друг о друга в ритме шагов. Справа возникает еще одна такая же голова, слева — тоже, их число приближается к десяти. И тут мне вспоминается берцовая кость шерстистого носорога, виденная в Музее «Ледниковый период», — перегрызенная пополам и вся покрытая бороздками от твердых острых зубов... Вряд ли рогатый гигант был повержен росомахами, и ели те, наверное, только туши погибших носорогов... Но лучше все-таки ретироваться к буровым установкам, укутанным от зимней стужи до такой степени, что они стали похожи на боевые установки повстанцев из киносаги «Звездные войны».
Геологи Валентин Бухов и Питер Фишл с рудника Купол канадской компании «Кинросс Голд», добывающей золото на Чукотке, уже грузят ящики с керном в пикап. Присоединяясь к ним, и ранним полярным вечером под изумрудные сполохи северного сияния мы прибываем в лабораторный корпус. Геологи высматривают и находят сероватые кварцевые жилки с золотистыми блестками (впрочем, видными только в сильную лупу), а я высматриваю что-нибудь живое. Точнее когда-то бывшее живым. Нахожу, правда, не я, а Бухов. Он протягивает мне розоватый кусочек керна с темным, словно обугленным, листиком на сколе, немного похожим на мимозу. Но это не мимоза, а метасеквойя — ныне реликтовое хвойное дерево, встречающееся только в Центральном Китае. Это древнее растение было описано сначала в 1941 году, как ископаемое, из третичных отложений Японии, а спустя несколько лет его обнаружили живьем, но только на небольшом участке леса на западе провинции Хубэй, что стало одним из крупнейших ботанических открытий XX века. Благодаря удачному стечению обстоятельств — в Китае я был накануне осенью — и удается распознать лист. В конце мелового периода раскаленный пепел (ныне розоватый алеврит в виде керна), выброшенный из жерла вулкана (ныне сопка), накрыл рощу метасеквой, окружавшую озеро, и сбил в воду их листья-иголки (ныне обугленный отпечаток). Вряд ли в то время — 70 миллионов лет назад — здесь лежали снега, даже зимой, подсказывает этот листик. Климат Центральной Чукотки был намного теплее...
В двух тысячах километрах на юго-восток от этого места — в Центральной Якутии — из-за сурово-континентальных условий зима длится семь месяцев, и уже в ноябре температура падает до –40°С, а то и невообразимо ниже. Мы сидим в скособоченном УАЗике, который скачет по наклонному бечевнику реки Лены в сторону какого-то атомного по цвету заката. На противоположном, правом, берегу скоро покажутся Ленские столбы, куда еще предстоит дойти, три часа петляя среди наледей и торосов. А сейчас над нами нависают желтоватые утесы и преграждают дорогу когда-то сорвавшиеся с них глыбы. Одна из них привлекает внимание ровным узором на поверхности. Покидаю жаркое нутро неистребимого советского внедорожника и подбираюсь к глыбе поближе. Это, конечно, не писаница трехтысячелетней давности, одна из которых красной охрой нанесена на скале недалеко отсюда: семья из трех полосатых лосей, олицетворяющих круговорот природы (семиполосный лось — семимесячная якутская зима, пятиполосная лосиха — лето и пронзенный копьем лосенок — постоянно нарождающийся и умирающий мир). Узор создан природой: слои из небольших тонких известковых плиток, сложенных домиком и вновь затвердевших, — это следы мощных торнадо, бушевавших около полмиллиарда лет назад, когда здесь раскинулось обширное тропическое море. Сейчас подобные осадочные породы — темпеститы — образуются, например, у Багамских островов, где шторма, вызванные торнадо, взламывают известковое дно и выкладывают свою мозаику.
Температурные контрасты между нынешними Чукоткой и Якутией и их геологическим прошлым определяются разными причинами. Полмиллиарда лет Якутия действительно находилась почти у экватора, а 70 миллионов лет назад было теплее на всей планете. Но как отличить одну причину от другой, и какие силы предопределяют климатические колебания?
А в крокодилах — теплее
Как вообще измерить температуру на Земле в былые эпохи? С помощью змеи. Берем змею и меряем. И это не шутка: чем теплее, тем длиннее может вытянуться такое пресмыкающееся. Поэтому, зная, что палеоценовая змея из Колумбии была 13 метров длиной (нынешний рекордсмен — сетчатый питон — уступает ей три метра) и весила более тонны, можем рассчитать, как это сделал палеоклиматолог Джейсон Хед из Торонтского университета и его коллеги, что 60 миллионов лет назад среднегодовые температуры умеренных широт достигали 32—33°С. Заметно теплее, чем сейчас. Оказалось, что в змеях или крокодилах температуру можно измерить гораздо точнее, чем с помощью главного индикатора палеоклимата — формы листьев, занижающих этот показатель на 6—8°.
Крокодилы очень теплолюбивы: разные виды развивают активность при температурах от 30 до 40°С, а если столбик термометра опускается ниже 5°С (для некоторых видов — всего 25°С), обычно гибнут. Бывают, правда, случаи, как в американской Пенсильвании, когда сбежавший крокодил протянул на воле семь лет при зимних температурах до –6°С, но размножаться он все равно не мог, даже если бы ударился в бега с партнером противоположного пола. Поэтому ископаемые крокодильи кости, обнаруженные в приполярных широтах, доказывают: прежде климат здесь бывал и жарче, например, в эоценовую эпоху (50 миллионов лет назад), когда эти пресмыкающиеся поселились на острове Элсмир в Арктической Канаде. А морские крокодилы процветали лишь в самые жаркие времена. В отличие от ихтиозавров и плезиозавров, как считает биогеохимик Кристоф Лекюе из Лионского университета, крокодилы никогда не обладали способностью регулировать температуру тела, о чем свидетельствует изотопный состав их костей — такой же как у холоднокровных рыб. В течение 200 миллионов лет своего существования бороздившие моря и океаны крокодилы неоднократно вымирали, а затем «нарождались» — происходили заново от пресноводных видов. Ныне подобных рептилий всего две: гребнистый крокодил и острорылый, но в открытом море они не встречаются (один населяет побережье Юго-Восточной Азии и Северной Австралии, другой — Центральной Америки).
Итак, змеи и крокодилы показывают, что в палеоценовую и эоценовую эпохи на Земле действительно было жарче, причем не только в умеренных и полярных широтах, как принято считать, исходя из модели термостата. Это модель предполагает, что если где-то прибавилось (в Заполярье), то где-то должно убавиться (в тропиках), и получается, что перепад температур от полюса к экватору был не таким резким, как в наши дни. Однако в теплые времена, подобные юрскому—палеогеновому периодам, и разница температур была заметной, и их среднегодовые значения повсеместно выше — на 10°С.
Если говорить серьезно, то, конечно, палеоклиматологи для подобных реконструкций одной змеей не довольствуются. Палеотемпературы измеряются с помощью океанического растительного планктона; обитавших на дне морей одноклеточных — фораминифер и многоклеточных — брахиопод и двустворок; плававших в толще вод головоногих моллюсков, зубастых акул и ящеров. Главное, чтобы у этих организмов была раковина или зубы, в которых за время жизни их хозяев, накапливаются сведения обо всех изменениях среды, в том числе температуры. Самый простой и достаточно надежный способ измерить температуру у организма, которому и градусник вставить некуда, и в живых давно (несколько десятков—сотен миллионов лет) нет, придумал Гарольд Юри, Нобелевский лауреат, который советовал геологам собирать тектиты, а астронавтам — лунный грунт. Это соотношение стабильных изотопов кислорода: 18О к 16О. Оба изотопа входят в состав молекул воды. Но облегченные молекулы испаряются быстрее, и потому бóльшая их часть в виде пара находится в атмосфере и выпадающих оттуда осадках (в этом случае в метеорологическом смысле, а не в геологическом), а также в ручьях и реках, льдами и снегами питаемых. В холодные времена, когда значительные массы атмосферных осадков ледяными шапками застывают в полярных областях и ледниками расползаются оттуда до умеренных широт, океан обогащается тяжелым изотопом. А, значит, в избытке получат его и все живущие в равновесии со средой организмы. Есть, правда, и такие, которые сами влияют на кислородный баланс в своем скелете, но методом проб (из этого самого скелета) и ошибок (в расчетах) палеоклиматологи смогли выбрать лучших из лучших. Ими и оказались выше перечисленные организмы. Правда, работая с палеозойскими слоями, приходится резко ограничивать круг избранных, поскольку скелеты, построенные из нестойких карбонатных минералов, закономерно преобразуясь в стойкие, увы, теряют первичный изотопный сигнал. Так что самые точные палеозойские термометры — это раковины брахиопод (низкомагнезиальный кальцит и фосфат) и зубы позвоночных (фосфат).
Исходя из примерного соответствия температур уровню углекислого газа в атмосфере, можно измерить этот показатель и другими методами. Например, по плотности устьиц на листовой пластинке, которая тем меньше, чем выше парциальное давление двуокиси углерода. Эти органы растений осуществляют пассивный газообмен со средой: при обильном углекислом газе много устьиц не требуется, а вот при низком уровне, когда на счету каждая молекула, их нужно как можно больше. Значит, сгущение устьиц указывает на падение температуры и наоборот. Можно прикинуть палеотемпературы по соотношению стабильных изотопов углерода в почвенных минералах или по соотношению стабильных изотопов бора в раковинках планктонных фораминифер, отражающему кислотность среды. Все эти показатели тоже напрямую зависят от парциального давления углекислого газа.
А самый «простой» способ определить, если и не абсолютные температуры в градусах, то время наиболее масштабных климатических сдвигов, — по карбонатным минералам, в первую очередь скелетным. Еще 20 лет назад из учебников, в том числе университетских, можно было узнать, что химический состав вод Мирового океана отличается завидным постоянством вот уже 2 миллиарда лет. Однако седиментолог (специалист, изучающий формирование осадочных пород) Филип Сэндберг из Иллинойского университета показал, что по крайней мере в отношении двух таких важных ионов как Ca2+ и Mg2+ это утверждение неверно. Изучая распределение в ископаемой летописи нескольких разностей карбоната кальция, а именно, устойчивого низкомагнезиального кальцита (≤4 мол.% Mg) и легкорастворимых высокомагнезиального кальцита (>4 мол.% Mg) и арагонита, он заметил, что за последние 500 миллионов лет временные интервалы, когда преобладал более стабильный кальцит, чередовались с теми, когда образовывались две другие его разности. Первые он назвал «арагонит-подавляющими», а вторые — «арагонит-благоприятствующими» эпохами. Ныне эти два состояния Мирового океана именуют «кальцитовыми» и «арагонитовыми» эпохами. В «арагонитовые» — преобладали морские животные и водоросли с арагонитовыми или высокомагнезиально-кальцитовыми скелетами, в «кальцитовые» — доля таких организмов снижалась. Также ведут себя две примечательные разности морских карбонатов: оолитовые пески, состоящие из мелких известковых шариков, и первичные морские цементы (известковые оторочки, заполняющие полости в рифах или в уже затвердевшем осадке).
Конечно, обнаружить настоящий арагонит в отложениях возрастом свыше 300 миллионов лет почти невозможно: по причине химической неустойчивости он со временем замещается обычным кальцитом. Та же участь ждет высокомагнезиальный кальцит: он превращается в магнезиальный карбонат — доломит. Потому среди палеозойских и более ранних отложений мы встречаем почти исключительно кальцит и доломит. Однако понять, первичны они или вторичны по происхождению, можно: формой кристаллов арагонит отличается от кальцита, и последний, замещая первичный минерал, образует псевдоморфозы — принимает форму шестоватых арагонитовых кристаллов. Иногда в них сохраняется избыток стронция, характерный для арагонита, но не для кальцита. Подобные минералогические и геохимические признаки Сэндберг использовал, чтобы узнать, какие именно минералы преобладали в те или иные эпохи.
Секрет же чередования «арагонитовых» и «кальцитовых» морей связан с уровнем содержания двуокиси углерода в атмосфере: чем выше этот уровень, тем больше растворяется двуокиси углерода в Мировом океане, и далее, по цепочке химических преобразований, в океаническом резервуаре повышается содержание угольной кислоты — иона бикарбоната — иона водорода. В результате среда подкисляется, а растворимость карбонатных минералов, особенно менее устойчивых, возрастает. Если же мы сопоставим графики «кальций-магниевого» состава Мирового океана и изменений климата Земли, то «кальцитовые» эпизоды совпадут с теплыми эрами — продолжительными (в несколько десятков миллионов лет) интервалами, в течение которых ледяные «шапки» практически отсутствовали. А время «арагонитовых» морей придется на холодные эры, характеризующиеся длительными и обширными континентальными оледенениями. Свидетельствует ли эта взаимосвязь о влиянии уровня содержания углекислого газа в атмосфере Земли на климат?
Похоже, что так. В течение последних 550 миллионов лет доля организмов со скелетами из арагонита и высокомагнезиального кальцита в ископаемой летописи планеты не только периодически изменялась, но и неуклонно росла, в то время как тех, кто использовал скелет из низкомагнезиального кальцита, становилось меньше и меньше. Графики, отражающие это понижение, повторяют кривую содержания двуокиси углерода в атмосфере, рассчитанную по модели геохимического баланса группой палеоклиматолога Роберта Бернера из Йельского университета. Модель учитывает данные об изменениях площади суши, расчлененности рельефа, палеоширотного положения континентов, темпах роста срединно-океанических хребтов и скорости субдукции (погружения океанических плит под континентальные), интенсивности солнечного излучения, распространения разных групп сосудистых растений и распределения центров накопления карбонатов в океане. Эти расчеты подтверждаются различными методами измерения уровня двуокиси углерода в атмосфере, о которых говорилось выше (по плотности устьиц на листовых пластинках, соотношению изотопов углерода в почвах и раковинах и так далее). Палеотемпературная кривая, построенная группой геохимика Яна Вайцера из Университета Рура по данным изотопии кислорода, ведет себя сходным образом. Значит, между колебанием содержания углекислого газа в атмосфере и изменением климата Земли есть прямая связь. Она указывает не только на цикличность этого процесса, но и на то, что эта цикличность накладывается на прогрессивное снижение температуры в приповерхностных слоях атмосферы в прошедшие полмиллиарда лет.
Внимание — газы!
Отчего вообще теплеет или холодает? В глобальном смысле? Физики заявляют, что с позиций высокой теоретической науки все уже давно ясно, а потому, скажем, — нынешнее глобальное потепление — это неизбежность, данная нам в ощущение. Хотелось бы, конечно, увидеть хоть одну достоверную физическую модель, которая объясняла бы раннеэдиакарский ледниковый период (640 миллионов лет назад), когда материковые льды сползали почти до самого экватора, или хотя бы позднеордовикский (444 миллиона лет назад), когда глобальное оледенение случилось по геологическим меркам в одночасье. Ряд исследователей полагает, что на ранних этапах истории Земли — в архейском эоне (3—4 миллиарда лет назад), когда нарождающаяся жизнь особенно нуждалась в тепле, но Солнце светило на 20 процентов тусклее и еще не могло ее обогреть, на Земле все равно прохладнее не было: исследование осадочных горных пород и минералов того времени показывает, что они кристаллизовались в достаточно теплых условиях. Чтобы поддерживать подобные условия, земная атмосфера должна была быть или плотнее, чем ныне, либо содержать больше парниковых газов, таких как двуокись углерода или метан.
Но из каких газов состояла древняя атмосфера? Чтобы определить плотность древней атмосферы, а, следовательно, и ее состав в середине XIX века Чарлз Лайель, один из основоположников геологической науки, предложил... измерить ископаемые отпечатки капель дождя. Такие отпечатки хорошо сохраняются в вязких и быстро твердеющих вулканических туфах. Астробиолог Санджой Сом и его коллеги из Вашингтонского университета в Сиэтле взяли за образец отпечатки дождевых капель на исландских туфах, образовавшиеся в 2010 году после извержения вулкана Эйяфьядлайёкюдль, и сравнили их с туфами из Южной Африки, возраст которых 2,7 миллиарда лет. Выяснилось, что древние капли в момент удара о землю были в среднем мельче современных. А поскольку размер капель зависит от плотности атмосферы, значит, атмосфера была в 1,5—2 раза менее плотной, чем ныне. Вряд ли она состояла из углекислого газа или азота, но могла быть насыщена сохраняющим тепло метаном. Именно под метановой атмосферой процветали метанокисляющие бактерии, оставившие многочисленные следы в изотопной и молекулярной летописи планеты. В существовании метановой атмосферы нет ничего удивительного: например, как выявила миссия «Кассини», на спутнике Сатурна Титане всего при 100°К плавают метановые облака, проливающиеся метановыми дождями, которые наполняют метановые реки и озера.
Большинство геохимиков и геологов соглашается, что по меньшей мере с протерозойского эона (то есть 2,5 миллиарда лет назад и позднее) основным атмосферным газом, определяющим температуру на поверхности нашей планеты, был углекислый. Правда, что именно и как влияло на содержание двуокиси углерода в атмосфере (а также в гидросфере и литосфере) остается загадкой. Часто приходится читать, что хорошим поглотителем углекислого газа являются рифовые экосистемы. Действительно, в них сосредоточены огромные запасы карбоната кальция, и ежегодно добавляется по 900 миллионов тонн. Соблазнительно допустить, как многие и делают, что на образование этого минерала уходит атмосферная двуокись углерода. Однако обызвествление кораллов, губок, водорослей, простейших, что обеспечивает рост и расширение рифов, записывается формулой:
Са2+ + 2НСО3- → СаСО3 + Н2О + СО2↑.
К тому же процесс этот отнюдь не равновесный, а протекает с явным сдвигом в правую строну, в результате чего рифы подгазовывают атмосферу на 245 миллионов тонн углекислоты в год. По этому показателю среди текущих «нечеловеческих» процессов они уступают только наземным вулканам (в среднем около 300 миллионов тонн в год, что, кстати, составляет всего один процент от того, что производит в год человечество).
Идея связать содержание углекислого газа в атмосфере Земли с температурой и явлениями на поверхности родилась в 1899 году: геолог Томас Чемберлин, работавший в Чикагском университете, один из создателей теории оледенений, предположил, что этот газ расходуется на выветривание горных пород, реагируя с содержащимися в них силикатными минералами. Значит, в горообразовательные эпохи, когда в контакт с атмосферой вступают значительные объемы «свежих» силикатных минералов, нужно ожидать резкое падение уровня двуокиси углерода в атмосфере и столь же быстрое похолодание. К этой идее возвращались неоднократно: ведь, действительно, многим периодам похолодания и оледенения в истории Земли предшествовали вздымания обширных хребтов и плато. Но добыть более-менее обоснованные доказательства ее смогли лишь в 1990-е. К тому времени по изотопной летописи стронция (87Sr к 86Sr) научились привязывать к определенному интервалу такие события как рост гор и интенсивность этого явления. (Чем быстрее вздымаются горы, тем большие площади свежих, еще неизмененных и обогащенных 87Sr горных пород оказываются доступными для атмосферных газов и текучих вод, разрушаются под их действием, а продукты разрушения выносятся в океан). Одновременное возвышение мощных горных систем, таких как Альпийско-Гималайский пояс и Анды в кайнозойскую эру, особенно начиная с миоценовой эпохи (20 миллионов лет назад), совпало по времени с наступлением последней ледниковой эпохи. Причем по мере усиления горообразования возрастала и степень химического выветривания силикатных минералов. Казалось бы, загадка великих оледенений наконец решена...
Но тут же последовало «разоблачение» со стороны геохимиков Деррилла Керрика из Университета штата Пенсильвания и Кена Калдейры из Научного института имени Карнеги в Вашингтоне: ведь горообразование связано с существенным нагревом пород, ведущим к выделению в атмосферу углекислого газа. И в таких объемах, что вздымание Гималаев должно было бы привести к повышению наземной температуры на 0,5°С, в то время как его поглощение к понижению на 0,2°С. В итоге получаем дополнительный прирост в +0,3°С, что никак не вяжется с глобальным похолоданием. Тем не менее Янцзы, Ганг с Брахмапутрой и Амазонка — реки, берущие свое начало именно в Тибете, Гималаях и Андах, — выносят в океан свыше 20 процентов карбонатных растворов, образовавшихся при химическом выветривании. Значит, поглощение «излишков» углекислого газа в этих регионах происходит. Но как? Как можно ускорить химическое выветривание, если площадь обнажившихся горных пород даже во время столь стремительных (в геологическом смысле) процессов, как горообразование, прирастает незначительно? Оказалось, что можно, — если на планете существует жизнь.
С динозаврами — теплее...
Пока же отметим, что климат планеты зависит от множества явлений, включая потоки галактической космической радиации; определенные стадии орбитальных циклов (задающих время потеплений и оледенений, но отнюдь не их интенсивность); положение континентов и их площадь, доступная выветриванию; характер океанических течений; особенности горообразовательных процессов и вулканизма; типы наземной растительного и облачного покрова; наличие тех или иных групп планктона, активность организмов деструкторов; таяние метангидратов... Список можно продолжать и продолжать.
Почему бы не включить в перечень климатических факторов растительноядных динозавров или мамонтов? Ведь их пищеварение вряд ли протекало без выделения метана, который влияет на парниковый эффект. Если принять парниковый эффект двуокиси углерода за единицу, то метан, по данным Рабочей группы I при Межправительственной группе экспертов по изменению климата за 2007 год окажется в 21—25 раза эффективнее, то есть поступление в атмосферу миллиона тонн метана равнозначно 21—25 миллионам тонн углекислого газа. Ныне метан попадает в атмосферу как из природных источников (вулканы, таяние многолетнемерзлых пород, болота), так и благодаря деятельности человека (потери при добыче природного газа, рисовые чеки, разведение скота, мусорные свалки). Биолог Фелиса Смит из Университета Нью-Мексико и ее коллеги не исключают, что вина человечества в изменении климата имеет давнюю историю и восходит к уничтожению мамонтовой фауны, которая существенно влияла на уровень метана в атмосфере. Расчетные данные вроде бы совпадают с колебанием уровня метана в атмосфере по данным бурения на ледяном щите Гренландии (во льду в виде пузырьков газа заморожены атмосферные пробы за 110 тысяч лет истории Земли). Правда, тогда бы исчезновение мамонтов и прочих мохнатых гигантов должно было усилить похолодание, но никак не потепление. Может, наоборот, узнав о грядущем потепление, мамонты с испугу усилили метановую эмиссию — вот и потеплело? Пусть физики посчитают...
Однако задолго до появления мамонтов Землю населяли гораздо более крупные растительноядные позвоночные — завроподы. Ныне разведение домашнего скота, основу которого составляют жвачные млекопитающие, является источником примерно 20 процентов метана, ежегодно поступающего в атмосферу. Учитывая огромную разницу в размерах между растительноядными ящерами и млекопитающими, эколог Дэвид Уилкинсон из Ливерпульского университета имени Джона Мура, климатолог Эуан Нисбет из Лондонского университета и эколог Грэм Ракстон из Университета Глазго предположили, что завроподы влияли на климат юрского и мелового периодов. В своих расчетах они исходили из данных по встречаемости костей завропод в верхнеюрской формации Моррисон, распространенной на западе США на площади 15 миллионов квадратных километров. И если скорость обмена веществ у завропод приближалась к таковой у современных пресмыкающихся, а не млекопитающих, то биомасса этих динозавров могла достигать 200 тонн на квадратный километр, или, скажем, 100 апатозавров по 20 тонн каждый. По другим оценкам, общая биомасса ящеров могла составлять от 80 до 670 тысяч килограммов на квадратный километр, то есть в 4—24 раза превышать таковую растительноядных млекопитающих на такой же площади. Кроме того, при более высокой температуре и уровне содержания углекислого газа в юрской и меловой атмосфере продуктивность растительности была оценена как повышенная, несмотря на несколько укороченный световой день (планета вращалась быстрее). И если современные нежвачные млекопитающие производят метана примерно 0,18 литра на килограмм собственной массы, получается, что один апатозавр мог бы испускать 2675 литров этого газа в день, а общий объем динозавровых «выхлопов» приближался к 520 миллионам тонн в год. Это больше, чем образуется метана благодаря деятельности человека и почти столько же, сколько его выделяют все современные источники вместе взятые. Впрочем, геолог Том ван Лун из Университета имени Адама Мицкевича в Познани сомневается в правильности подсчетов биомассы завропод. Действительно, эти динозавры могли весить по 20 тонн и более, а продуктивность растительности в теплом мезозойском климате превосходила современную, но скорость обмена веществ у динозавров, особенности их стадного поведения и реальные площади распространения растительности вряд ли позволяли поддерживать очень большую численность ящеров.
Вообще вся эта история с динозаврами — явно с душком, пусть даже и метановым. А хочется вздохнуть полной грудью. Сохранись до наших дней тот высокий уровень углекислого газа, что был в начале палеозойской эры, нам бы пришлось непросто. Но на помощь пришли другие существа...
...А c планктоном прохладнее
Внушительные меловые утесы и кремнистые скалы, облака, парящие в небесной выси, и тропические циклоны, смывающие приморские города и деревни, — все эти поражающие воображение разнородные явления обязаны существованием одной мелочи, которую не в каждый микроскоп разглядишь. Ведь даже организм размером в миллиметр выглядит среди них как секвойя на травяной лужайке. Группа климатологов во главе с Анандом Гнанадесиканом из Национального управления США по океану и атмосфере с помощью компьютерного стимулирования установила: одно из самых грандиозных на Земле явлений — тропические циклоны — зависит от одного из самых микроскопических — а именно, от планктонных водорослей. Эти свободно парящие в океане одноклеточные организмы, подобно деревьям и травам, развиваются благодаря преобразованию солнечной энергии в пигментах — таких как хлорофилл. Пигменты названы так не случайно: многомиллиардные скопления планктонных водорослей придают поверхности океана более темную окраску. Если планктон отсутствует, солнечный свет коротковолнового диапазона рассеивается в глубинах, не влияя на температуру вод, а в местах таких скоплений поверхность океана нагревается. Этот и есть одно из важных условий для зарождения циклона. Поскольку планктон отнюдь не однороден, а состоит из весьма «пестрых» групп водорослей, приспособленных к разным глубинам обитания и другим особенностям среды, то изменение состава планктонных сообществ может влиять на место зарождения циклона и на его силу.
Ураганы — далеко не единственное явление на планете, за которое отвечают планктонные водоросли. Облака, казалось бы, зависящие лишь от воли ветра, более всего нуждаются в пылинках или капельной взвеси (аэрозоли). Без такой затравки облако само по себе никогда не появится. Четверть века назад метеоролог Роберт Чарлсон из Университета штата Вашингтон и химик Джеймс Лавлок, разрабатывавший инструментальные программы для НАСА, предположили, что затравкой могут служить капельки органических кислот на основе серы и метана. Эти кислоты образуются в нижних слоях атмосферы при распаде диметилсульфида. Название подсказывает, что основу молекулы этого вещества составляет ион серы, к которому присоединены две метильные группы (СН3). И хотя органические вещества не обязательно создаются организмами, диметилсульфид накапливается именно в ходе роста одноклеточных водорослей. После отмирания живых клеток, диметилсульфид попадает в воду и, испаряясь вместе с ней, оказывается в атмосфере. Потому скопления планктонных водорослей в океане оказываются одновременно районами образования облаков. Затем вместе с потоками воздуха облака перетекают (именно перетекают, поскольку состоят из воды) в сторону суши и проливаются дождями. Более трети облаков, проплывающих над континентами и приходящих со стороны океана, появляется благодаря морским водорослям. Так необходимую влагу получают наземные растения. Чтобы понять масштабы этого явления, достаточно обратиться к цифрам: в пересчете на объемы серы, водоросли в 1,7 раза более значимы для появления облаков, чем вулканы. И, хотя одноклеточные организмы уступают по этому показателю человеческой деятельности (в 8,3 раза), благодаря своему океаническому положению именно они в первую очередь отвечают за формирование облачного покрова. В любом случае до появления человека планктонные водоросли были самой влиятельной силой в формировании облачного покрова.
Но и это еще не все. Есть такое понятие «альбедо», смысл которого скрывается в его латинском корне albus — белый; альбедо характеризует способность поверхности отражать падающий поток излучения. Именно благодаря белому цвету облачный покров прекрасно отражает солнечные лучи, а водоросли, таким образом, влияют на земное альбедо. Ведь, если бы не они, облачный покров был бы тоньше, и солнечное излучение сильнее бы нагревало земную поверхность, а не рассеивалось бы в космосе. А так мы живем при довольно комфортной температуре, в среднем на 1,3°С ниже, чем было бы без водорослей. По мере утолщения облаков все меньше солнечной энергии достигает поверхности океана, а, значит, условия роста водорослей ухудшаются, они меньше образуют различных органических веществ, и цикл замыкается.
Состав планктонных водорослей не однороден. Сейчас среди них преобладают кокколитофориды, динофлагелляты и диатомовые, причем только первые две из этих групп отвечают за образование серосодержащих соединений. Конечно, самим водорослям подобные вещества необходимы совсем не для влияния на погоду: они нужны для регулирования давления в клетке (чтобы держаться на плаву), для окисления продуктов обмена веществ и много другого. Различаются водоросли по набору фотосинтезирующих пигментов, архитектуре раковинки, набору органелл, количеству и строению жгутиков.
Так «кокко-лито-фориды», что в переводе с греческого означает «зерна из камня несущие» (соответственно, κόκκος, λίθος и φορέω), по цвету дополнительного (к хлорофиллам) пигмента относятся к золотистым водорослям и имеют два-три жгутика. Это одни из самых мелких живых существ: в литре морской воды может поместиться до 200 миллионов особей этих одноклеточных. Диатомовые водоросли, наоборот, являются довольно крупными по меркам микромира существами — до миллиметра в поперечнике. Эти организмы лишены жгутиков на зрелой стадии развития, окрашены в коричневатые тона и строят округлые или удлиненные двустворчатые раковинки, своего рода коробочки с крышечками, из опала (легко растворимой разности кремнезема). Когда клетка размножается бесполым путем, она делится — рассекается надвое, и одному потомку достается половинка побольше (крышечка), а другому — поменьше (коробочка). Потомок, получивший большее наследство, пристраивает к своей половинке вторую поменьше, а маленький — еще меньшую. Так из поколения в поколения отпрыски последнего продолжают мельчать, но до определенного предела. В конце концов, чтобы разомкнуть странную цепочку, наследники находят себе партнеров, и у «папы» с «мамой» появляется потомство нормального размера. Диатомовые удивительно живучи и могут размножаться и в горячих источниках, и в Заполярье, придавая снегу красноватый оттенок, они прижились в почве и даже на деревьях. При обильном развитии — цветении — некоторых видов диатомовых этих водорослей выделяется сильно ядовитая домоевая кислота. Яд поглощается моллюсками, которые, попав на обеденный стол, вызывают потерю памяти у гурманов (страдают ли потерей памяти сами моллюски, пока никто не изучал.)
Динофлагелляты, что означает «вертящие жгутиком» , используют два разных по длине жгутика для движения — один, расположенный продольно, в качестве руля, другой, поперечный, — как мотор. Поперечный жгутик волнообразно изгибается вокруг клетки, создавая волну, на «гребне» которой клетка и плывет, вращаясь. Панцирь у динофлагеллят — гибкий, органический; состоит он из отдельных пластинок, образующих нечто вроде рыцарского шлема странной формы. Именно эти микроскопические (0,005—2 миллиметра) существа устраивают восхитительные зеленоватые световые представления в морской воде среди ночи. Но они же вызывают губительные «красные приливы» (по цвету пигментов), поскольку во время цветения динофлагеллят, что теперь нередко происходит в дельтах рек и полузамкнутых морских заливах, загаженных отходами человеческой деятельности, гибнут рыбы, раки, моллюски. Некоторые динофлагелляты еще помнят о своем хищном прошлом — ведь предки всех одноклеточных водорослей были хищниками — и, убивая рыбу своим ядом, потом питаются ее мясом.
Не всегда эти три группы были на первых ролях среди водорослей. Появились они, по геологическим меркам, сравнительно недавно — в мезозойскую эру и впервые отметились в ископаемой летописи примерно 250 (динофлагелляты), 227 (кокколитофориды) и 205 (диатомовые) миллионов лет назад. Эти водоросли, по словам океанографа Пола Фалковски из Университета имени Ратджерса в Нью-Джерси, совершили в океане «красную революцию», поскольку их предшественники использовали для фотосинтеза зеленые пигменты — хлорофиллы а и b, а не хлорофилл с и каротиноиды, придающие клеткам золотисто-оранжевый или красноватый оттенок. Сама по себе цветная красная революция не удивительна — ведь пигменты, обеспечившие ее, более выгодны для фотосинтеза в тусклых водах океана. Удивительно то, что произошла она довольно поздно. Может быть, океан стал другим? Например, потерял значительную долю растворенного кислорода, что действительно могло случиться в странном пермо-триасовом мире (250—205 миллионов лет назад), когда жизнь была сосредоточена в океане Тетис, сильно обогащенном биогенными веществами и, видимо, нередко «цветущем»? Потому преимущество и получили те, кто мог выжить в почти бескислородных условиях.
Появившись на свет, новый водорослевый планктон буквально горы своротил. Из раковинок диатомовых образовались кремнистые горные породы, а из чешуек кокколитофорид — гигантские залежи писчего мела. Ныне и те, и другие предстают перед нами в виде гор и морских утесов. Но чтобы горы выросли, раковинки простейших уходили на дно океана, а вместе с ними — и часть атмосферного углекислого газа. Дело в том, что этот газ растворяется в океане и включается водорослевым планктоном в обмен веществ, причем 15 процентов органического вещества, которое образуется при фотосинтезе из этого газа, погружается вместе с отмершими клетками в холодные глубины океана и возвращается обратно лишь через сотни лет, а небольшая доля органики попадает на дно. За десятки миллионов лет эта «незначительная доля» преобразуется в горные породы, которые становятся значительными источниками нефти и газа. Так водорослевый планктон изъял существенную часть двуокиси углерода из атмосферы и способствовал наступлению позднекайнозойского похолодания и последнего ледникового периода. Органическое вещество погребалось на дне океана без доступа кислорода, и повышение содержания этого газа в атмосфере оказалось побочным, но очень важным для нас эффектом, связанным с этим процессом. По мере накопления в атмосфере кислорода на Земле появлялись все более совершенные млекопитающие с обменом веществ, требующим больших объемов кислорода, и все более крупным мозгом...
Стоматы
На глобальные климатические изменения и на геологические процессы влияют и наземные растения. Тропический дождевой лес недаром носит свое имя: здесь не просто всегда сыро, здесь очень мокро. Кажется, что вода льется не только с неба, но с самих деревьев, многочисленных лиан и эпифитов — грибов и растений, которые живут на других растениях, и нередко за их счет. Это впечатление не столь обманчиво, как может показаться.
Известно, что мельчайшие (до 0,15 микрона в диаметре) органические частицы, плавающие в плотном, окутывающем Амазонскую сельву тумане, служат затравкой для образования дождевых капель. Неясным оставалось происхождение этих частиц. Полевые исследования специалиста по химии атмосферы Кристофера Пёлькера из Института химии имени Макса Планка в Майнце и его многонациональной команды, проведенные в лесах Бразилии, и последующий микроскопический анализ помогли разгадать эту загадку. Оказалось, что основу таких частиц составляет калиевая соль. Конечно, калий может попасть в атмосферу с испарениями океана или во время лесных пожаров вместе с сажей. Но химики выяснили, что изученные соли, наряду с ионами хлорида и калия содержат углеводороды, источником которых могут быть лишь грибы. Наличие в составе частиц обильных грибных спор подтверждает эту идею. Такие летучие углеводороды как изопрен, выделяемые растениями при фотосинтезе, благодаря окислению в атмосфере превращаются в аэрозоли уксусной и муравьиной кислот, которые ускоряют конденсацию дождевых капель. Попутно изопрен нейтрализует приземный озон — газ, разрушающий листовую мякоть.
Так дождевой тропический лес сам поддерживает влажные условия, необходимые для существования. Одновременно эта самая богатая видами растений и животных экосистема служит одним из источников дождевых облаков над сушей наряду с водорослевым планктоном. И такой лес — только один из растительных биомов суши. Есть еще тундра, тайга, степь, другие растительные сообщества. Каждая травинка, дерево, кустик по-своему делает погоду. Скажем, поверхность листьев европейских деревьев и кустарников в четыре раза больше площади самой Европы, а поверхность корней превышает последнюю в 400 раз. И это не просто площадь, а весьма активный интерфейс, где при разложении листового опада и прочей отмершей органики выделяются сильные органические кислоты, способствующие химическому выветриванию, и куда напрямую подводится углекислый газ, изъятый из атмосферы. Замерить количественные характеристики этой взаимосвязи оказалось непросто, но в итоге удалось. Выяснилось, что наземные растения, несомненно, способствуют химическому выветриванию: на облесенных пространствах выветривание происходит в 3—10 раз быстрее (в зависимости от типа растительности), чем на голых площадях. Но все это только наши современники, появившиеся на Земле совсем недавно — несколько миллионов лет назад, но уже успевшие поспособствовать наступлению последнего ледникового периода.
500 миллионов лет назад на суше вообще не было никаких сосудистых растений, и лишайники, наверное, не росли; 400 миллионов лет назад не росли деревья; 200 миллионов лет назад еще не возникли цветковые, составляющие основу современного биоразнообразия наземных растений. И с приходом каждой новой группы растений, началом их господства мир навсегда менялся, порой катастрофически...
Не случайно три интервала наиболее резкого падения уровня углекислого газа в атмосфере — позднеордовикский (444 миллиона лет назад), позднедевонский-раннепермский (364—256 миллионов лет назад) и позднекайнозойский (35 миллионов лет назад — ныне) приходятся на время наиболее существенных изменений в наземной растительности. Позднеордовикское оледенение вообще было парадоксальным событием: уровень углекислого газа в атмосфере превышал нынешний в 14—22 раза (по разным расчетам) и обрушился в 2—4 раза менее чем за 500 тысяч лет. Это привело к падению среднегодовой температуры на 3,5—7,2°С в разных климатических поясах. Причина? Появление и распространение наземных растений, которые от двух до десяти раз повысили скорость выветривания для разных биогенных элементов: фосфора, калия, кальция, магния и железа. Эксперименты, проведенные группой биогеохимика Тимоти Лентона из Университета Экстера на мхах (их предшественники и появились в ордовикском периоде), показали, что эти невыдающейся биомассы растения значительно — в 1,5 и 5,5 раза — ускоряют разрушение гранита и андезита, извлекая из прочных горных пород кальций и магний. В свою очередь биогены ускоренными темпами поступают в океан, где этого только и дожидаются планктонные цианобактерии и водоросли, отметившиеся в ископаемой летописи положительными углеродными изотопными аномалиями. Это значит, что на дно морей уходили значительные объемы органического вещества, увлекая с собой углерод, захваченный из углекислого газа.
Водорослевый планктон нуждается не только в биогенах, но и в двуокиси углерода, без которой не может идти фотосинтез. Но чтобы оказать заметное воздействие на уровень углекислого газа, водоросли должны получать «подкормку». Опыты по рассеиванию железа, проведенные в конце 1980-х — начале 1990-е годов под руководством океанографа Джона Мартина из морских лабораторий Мосс-Лендинга (Калифорния) в акваториях Тихого океана, где обычно наблюдается дефицит этого элемента, привели к быстрому росту биомассы водорослей и одновременному падению содержания углекислого газа в атмосфере. На волне успеха Мартин даже заявил: «Дайте мне полтанкера железа, и я устрою вам ледниковый период». Необходимость подобных опытов, названных геоинженерией, была обоснована грядущим ростом содержания углекислого газа в атмосфере (в два раза к концу нынешнего столетия) и потеплением. Предполагалось, что отмирающие водоросли будут уносить излишки углерода на дно океана. В 2009 году в рамках международного проекта LOHAFEX за сорок дней в южной части Атлантики вывалили десять тонн сульфата железа, рассчитывая в дальнейшем удобрить все воды Антарктики и предотвратить потепление...
Получилось не все: водорослевый планктон благоденствовал, но хоронить органическое вещество не спешил. Востребованный водорослями и бактериями углекислый газ вскоре возвращается обратно. Ведь растут и размножаются не только они: активизируется зоопланктон (рачки копеподы и амфиподы), питающийся этими организмами, и далее все звенья пищевой цепочки вплоть до деструкторов (грибов и бактерий), которые разлагают многократно употребленную органику на исходные составляющие. Добиться направленного изъятия двуокиси углерода из оборота можно только удаляя органическое вещество — превращая его в осадочные отложения, причем в неокисленном виде, что и происходило в конце позднеордовикской эпохи, а также позднее — в позднедевонскую эпоху и во второй половине кайнозойской эры.
Для этого необходимы подлинные инновации: создать в глобальном масштабе нечто такое, чего планета еще не изведала, как это было в конце ордовикского, в конце девонского — середине каменноугольного периодов, когда леса смогли вырваться из влажных низин на сухие возвышенности и захватили три четверти площади континентов. По всему теплому югу Лаврентии (континент, объединявший Северную Америку и Европу), Сибири и северу Гондваны (в состав которой входили Южная Америка, Африка, Индия и Австралия с Антарктидой) распространились восьмиметровые папоротники, а в умеренных и высоких широтах — прогимноспермовые (Archaeopteris) — растения с перистыми вайями, как у папоротников, но с древесиной, корнями и семенами, как у голосеменных. Корни, гораздо глубже запущенные в землю, и связанные с ними микоризальные грибы начали закачивать углекислый газ из атмосферы в почву. Почва же образуется благодаря разрушению — выветриванию горных пород, для чего и нужен углекислый газ, и с грибами почвообразование идет куда как быстрее, чем без них, — в 4—30 раз.
До недавнего времени считалось, что минеральные кристаллы разрушаются в основном органическими кислотами, которые накапливаются при разложении грибами опавших листьев и другой отмершей органики. Но оказалось, что гриб дробит кристаллы и механически: биогеохимик Стив Боннвиль из Брюссельского свободного университета выяснил, что гифы грибницы свинушки тонкой, которая сосуществует с сосной обыкновенной, расслаивают кристаллы слюды, нагнетая давление до одного миллипаскаля. То есть на один-два порядка выше, чем любой другой микроорганизм. На особых участках гифов — аппрессориях — давление может достигать и восьми миллипаскалей. И пока грибы дробили горные породы, усеянные устьицами листья стали распылять влагу, остававшуюся в почве, в атмосферу . Над сухими прежде континентами поплыли облака, а временные пересыхающие потоки превратились в полноводные реки, которые совершая плавные повороты, несли в моря свои воды, насыщенные биогенами. Облака изменили альбедо планеты: больше солнечного тепла стало рассеиваться, не достигая поверхности Земли. А уровень углекислого газа упал в три раза.
В отличие от позднеордовикского эпизода новое похолодание длилось более 100 миллионов лет: на суше появлялись все новые растения: древовидные хвощи и плауны, позднее разнообразные голосеменные. Многие из них отличались устойчивой к разрушению древесиной и корой, а максимальная ширина листовой пластины возросла на порядок. Этот показатель влияет сразу на два важных события: увеличивается число устьиц, вдыхающих углекислый газ, и рост продуктивности. К тому же эти деревья гораздо экономнее расходовали биогены. В итоге огромная биомасса легла мощными пластами каменного угля, что дало название целому периоду в истории Земли. Скорость захоронения неокисленного углерода с конца девонского к середине каменноугольного периода возросла в два раза, атмосфера как никогда — на 30 процентов — насытилась кислородом, а значительная часть суперконтинента Пангеи, собравшего воедино и Лаврентию, и Сибирь, и Гондвану, покрылась с юга ледяным щитом.
Последняя — позднекайнозойская — холодная волна накатила во время становления лесных биомов, состоящих из покрытосеменных деревьев, обладающих мощнейшей корневой системой и микоризой, и трав, накапливающих опаловые фитолиты и тем самым ускоряющих выветривание кремнезем-содержащих горных пород. Растительноядные млекопитающие быстро переводили всю эту гигантскую биомассу в то, что в конечном счете становилось гумусом. Биогенные вещества выносились в океан, где царили новые группы водорослевого планктона, которым была посвящена предыдущая подглавка, но особенно нуждавшиеся в кремнеземе диатомовые.
Глобальные модели изменений уровня содержания углекислого газа в атмосфере Земли неплохо согласуются с характером ее растительного покрова в течение последних 450 миллионов лет — с того рубежа, когда растения начали осваивать сушу. Очень возможно, что и самые древние и суровые оледенения — в середине палеопротерозойской эры (2,1 миллиарда лет назад), криогенном периоде и начале эдиакарского периода (850—640 миллионов лет назад) — тоже связаны с эволюцией водорослей.
В совокупности наземные растения с микоризальными грибами и водорослевый планктон снизили содержание углекислого газа в пять раз. Потому и вся биосфера планеты стала иной: в океане преобладают организмы с арагонитовым скелетом, сушу заселили животные с постоянной температурой тела и развитым мозгом, а также растения, приспособленные к жизни при пониженном содержании двуокиси углерода в атмосфере (с иными циклами фотосинтеза). К ним относятся, например, важные для человечества культуры: амарант, сорго, кукуруза. Подобные растения составляют всего три процента видового разнообразия, но пятую часть растительного покрова. У большинства наземных растений реакция фотосинтеза проходит по так называемому С3-пути, в котором важную роль играет фермент рибулозобифосфаткарбоксилаза (или сокращенно рубиско), ответственный за присоединение молекул углекислого газа к органическим молекулам. Однако при низком уровне этого газа в жарком климате данный фермент перестает распознавать, что за молекула перед ним — углекислый газ или кислород. И растения не добирая до 40 процентов фотосинтезированного углерода, начинают дышать в дневное время — поглощать кислород вместо двуокиси углерода. Поэтому травы саванн и прерий пошли другим — С4-путем: у них углекислый газ запасается в особых органах листа, что препятствует его потерям. Саванные травы — не единственные растения, сумевшие приспособится к нынешней атмосфере. Обширную группу составляют кактусы и некоторые другие суккуленты (алоэ, агавы, «живые камни» Южной Африки), сумевшие наладить свой тип фотосинтеза (САМ-путь) в очень засушливых условиях. Газообмен у них происходит по ночам, благодаря чему сберегаются и влага, и углекислый газ. Именно потому эти растения, как выяснила Моника Аракаки и ее коллеги из Университета имени Брауна в Провиденсе, изучив геном их хлоропластов, и породили огромное разнообразие форм, которые так любят коллекционеры.
Общие изменения в наземной флоре, произошедшие за последние 8 миллионов лет, сопоставимы с мезозойской революцией, когда цветковые сильно потеснили голосеменные растения. Современный же «ледниковый период» представляет собой лишь часть последней холодной эры, начавшейся примерно 35 миллионов лет назад. Не обязательно заключительную...
Расплата № 6
Серьезные ученые давно подозревали, что экономика не подвластна не только отдельно взятым президентам и премьер-министрам, но и самим экономическим законам. Дэйвид Чан из Гонконгского университета и его коллеги, представляющие другие китайские институты, обнаружили, что войны и народные возмущения — крайние проявления экономического краха — напрямую зависят от погоды. Так, похолодание, охватившее Европу в 1560—1652 годах, привело к многолетним неурожаям, значительному росту цен на зерно и, как следствие, — голоду, недовольству населения действиями местных и верховных властей, стихийным миграциям. Эти процессы вызвали эпидемии, войны и снижение средних показателей здоровья, что в итоге привело к общему резкому сокращению популяции европейцев. На Руси на середину этого периода пришлись голодные бунты, закончившиеся падением династий Рюриковичей и Годуновых и Смутным временем.
На первый взгляд эти выкладки напоминают «историометрию» биофизика Александра Чижевского, изложенную им 90 лет назад в книге «Физические факторы исторического процесса». Он связал ряд повторяющихся земных событий — от землетрясений до революций — с 11-летним циклом образования пятен на Солнце. Однако высокоточные наблюдения за поверхностью светила стали возможны лишь в последние десятилетия: Чижевский такими сведениями не обладал. Не смог он собрать и объективные данные по другим явлениям. А эпидемии, голод и прочее — повторяемы, но отнюдь не периодичны. И прямой зависимости психофизического состояния людей от вспышек на Солнце не наблюдается. В отличие от своего предшественника, Чан и коллеги привязывают статистические данные по ценам на зерно, антропометрии, эпидемическому фону к надежной температурной шкале, установленной по изотопным, дендрохронологическим и другим высокоточным измерениям. Впрочем, и некоторые параметры этой климатико-экономической модели, например «индекс фатальности военных конфликтов», плохо поддаются верификации.
Изменения климата влияют и на пути миграций животных, иногда довольно неожиданные. «Вот, черный медведь набедокурил», — говорит Александр Лабуков, мой провожатый вглубь Усть-Майского улуса Якутии, и указывает на проломленную дверь своей островной охотничьей избушки. «Черный, в смысле бурый темного цвета?» — уточняю я. «Да, нет, черный — в смысле другой вид — гималайский, небольшой, белогрудый. Ничем его не напугаешь». А ведь до Приморья, где лет сорок назад проходила северная граница области распространения этого медведя, отсюда почти тысяча километров. На север уходят и другие виды млекопитающих. Например, ареал благородного оленя в Якутии, по данным Института биологических проблем криолитозоны СО РАН, увеличился на 60 тысяч квадратных километров — вдвое, в основном в северо-восточном направлении. Особенно сказываются процессы, которые связывают с нынешним потеплением, на тундровой экосистеме: меняется растительность, растет поголовье зайцев и грызунов, с юга приходят прежде сугубо таежные виды, например, красная полевка. За ними устремляются таежные хищники — соболь, росомаха. Рысь на Чукотке теперь встречается за тысячу километров от своих обычных лесных угодий. Конечно, с расширением ареала растет и численность зверей. Однако приход в тундру росомахи угрожает кладкам, выводкам и линяющим особям многих редких видов птиц, гнездящихся на водно-болотных угодьях. По мнению геофизика Джоэла Кингзолвера из Университета Северной Каролины, если действительно потеплеет, пострадают не обитатели умеренных широт, живущие при температурах ниже оптимума, а тропические виды, существующие на пределе этого оптимума.
А вот и другой знак, которые многие с удовольствием привяжут к потеплению: в устье реки Юдомы, недалеко от заброшенного десять лет назад гидропоста, в скальном обрыве торчит железный костыль, вбитый здесь в 1938 году. Костыль отмечает уровень реки в межень, то есть самый низкий. Сегодня же от ржавой шляпки до речной глади — добрых четыре метра. А ведь уровень реки находится даже выше привычного для последних лет. Когда-то по Юдоме поднимались пароходы, пусть и колесные, теперь же не каждый перекат преодолеет лодка с мотором. Уровень Лены, куда через Маю и Алдан несет воды Юдома, в июле-августе 2015 года, по данным Научно-исследовательского центра гидрометеорологии «Планета», падал на 5—40 сантиметров в сутки, из-за чего практически прекратилось судоходство на многих участках выше Якутска. Похожая ситуация сложилась на многих реках Южной Сибири, на Байкале, где начались ужасающие лесные пожары. Винят во всем, конечно, засуху и потепление.
Однако и эти катаклизмы ни с того, ни с сего не случаются. Седиментологи Мартин Гиблинг и Нил Дэйвис из канадского Университета Далхаузи, изучая древние ландшафты, установили, что реки современного типа — полноводные, протяженные, с плавными излучинами-меандрами, глубокими руслами и обширными островами — появились лишь в середине каменноугольного периода (320 миллионов лет назад), когда на суше окончательно сложились лесные экосистемы.
Вырубка же лесов, которая в больших масштабах происходит, именно на юге Сибири, поскольку ценные хвойные породы вывозятся в Китай (за 2014 год — 26,8 миллиона кубометров, только по официальным данным), закономерно ведет к обмелению сибирских рек, поскольку там расположены их бассейны водосбора. И к весенним наводнениям, когда талые воды, не сдерживаемые лесами, за считанные дни и часы скатываются с гор. То же происходит на Кавказе: вспомним наводнение июля 2012 года, унесшее многие человеческие жизни.
Сегодня глобальным фактором, наряду с геологическими и биотическими процессами, стало человечество — тоже вполне закономерный результат эволюции биосферы. К сожалению, темпы технического развития человечества намного (видимо, на сотни и тысячи лет) опережают умственное развитие людей. Название вида «человек разумный» — это всего лишь биномен, присвоенный человеком себе самому в соответствие с правилами зоологической номенклатуры, но отнюдь не научный факт. Масштабы наступления на природу, особенно на наиболее уязвимые и в то же время наиболее важные для поддержания существующего климата биомы, к которым, например, относится дождевой тропический лес (центр биоразнообразия, где сосредоточены тысячи еще неописанных видов), видимо, приняли необратимый характер. Леса вырубаются не столько ради древесины, сколько под посевы зерновых и масличных культур для производства биотоплива и пресловутого пальмового масла. Эти программы поощряются международными институтами, которые таким образом пытаются уменьшить зависимость развивающихся стран от экспорта пищи и топлива. Результат, несомненно, окажется обратным: уменьшение речного водосбора, обмеление рек и озер, засухи, гибель посевов, эскалация голода, миграционные ручейки, превращающиеся в бурные, все сметающие на своем пути потоки...
Почему же с таким упорством все беды списываются исключительно на потепление? Удобно: в потепление виноваты «все», то есть «никто», а не конкретные клептократы. Кто такие клептократы? Узнаем несколько позже. Пока же выглянем в окно и убедимся, что там продолжается Ледниковый период...
