Метаэкология - Красилов Валентин Абрамович - Страница 32

Обычное возражение против ротационной модели или ее частных аспектов заключается в том, что силы вращения недостаточны для приведения в действие геодинамических механизмов. Соответствующие расчеты, однако, выполнялись для земных оболочек как монолитных образований. Их расчлененность на плиты существенно изменяет картину. Во всяком случае имеется достаточно очевидных свидетельств действия ротационных сил, таких как закономерная ориентировка сети разломов земной коры, асимметрия океанических побережий, смещение осей срединных океанических хребтов в соответствии с поворотным ускорением Кориолиса и др.

В ротационной модели замедление вращения Земли, происходящее под влиянием приливного трения (взаимодействия с Луной), и возможное ускорение в результате бомбардировок кометами и астероидами (одна из которых, по-видимому, совпадает с массовым вымиранием на границе мела и палеогена), вызывают рассогласование вращения сфер и — в их пределах — блоков или плит. В результате происходят подвижки на границах земного ядра и мантии, мантии и литосферы, океанической и континентальной коры, вызывающие инверсии магнитного поля, вспышки вулканизма, изменение рельефа геоида, колебания уровня моря и, как следствие, перестройку атмосферной и океанической циркуляции, изменение глобального климата.

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

Во время кризисов вымирает до 50% всех видов и более, но впечатляют не столько эти цифры, сколько внезапное исчезновение господствующих групп фауны и флоры, какими были динозавры, аммоноидеи, гигантские плауны и хвощи. Вымершие виды, как правило, принадлежали к числу экологических доминантов, определявших облик наземных и водных экосистем в период их процветания.

Понять избирательный характер вымирания помогают закономерности бескризисного развития экологической системы от пионерной стадии через ряд промежуточных к климаксу. Нарушения задерживают развитие на одной из промежуточных стадий. При длительном сохранении такой ситуации климаксная фаза оказывается как бы снятой — вымирают преимущественно климаксные виды. Они и есть наиболее характерные, господствующие виды своей эпохи. Если крупная группа организмов состоит преимущественно из климаксных видов, как поздне-меловые динозавры, то вымирание необратимо. Если же она включает также пионерные виды, то у нее еще есть шансы на восстановление.

Пионерные виды по своей жизненной стратегии оказываются более устойчивыми к условиям кризиса. Вымирание господствующих форм дает им шанс раскрыть свои эволюционные потенции. Это и произошло с млекопитающими после вымирания динозавров. Так в ходе эволюции последние становятся первыми, а первые — последними.

Создатель теории биосферы полагал основные параметры последней — биомассу, объем биогенного круговорота — неизменными и, следовательно, не связанными с эволюцией организмов. В предлагаемой модели эта проблема получает иную интерпретацию: направленность и периодичность исторического развития биосферных параметров лежат в основе всех эволюционных процессов.

Ещё в прошлом веке геологи установили, что в течение всей истории осадконакопления периодически изменялось соотношение суши и моря, происходило чередование геократических и талассократических эпох. Приблизительно в тех же временных пределах чередовались эпохи ледникового и безледникового климата или, как сейчас говорят, холодной и теплой биосферы (хотя происходило не столько изменение общего количества, сколько перераспределение тепла).

Общепринятого объяснения этих ритмических процессов не существует и по сей день. В ротационной модели (см. выше) они развиваются в результате периодического изменения центробежной силы, действующей на разной плотности плиты континентальной и океанической коры, уровни изостатического уравновешивания которых то сближаются (выравнивание гипсометрической кривой, низкие континенты, заливающие их окраины мелководные моря), то расходятся (воздымание континентов, регрессия эпиконтинентальных морей). Эпохи ускоренного вращения Земли характеризуются сжатием полярных областей и расширением низкоширотных, где возникают зоны растяжения со средиземными морями. При замедлении вращения на их месте образуются горные сооружения из пакетов громоздящихся друг на друга тектонических покровов. Причинная Связь между этими процессами и оледенениями несомненна, хотя в деталях ещё не выяснена. Изоляция полярных морских бассейнов от теплых течений и поднятие низкоширотной суши в геократические эпохи, по-видимому, играли здесь основную роль.

Ч. Дарвин писал об ускорении эволюционных процессов в связи с колебаниями уровня моря, но в дальнейшем развитии эволюционной теории эта мысль не нашла отражения. Между тем биосферное значение эвстатических циклов трудно переоценить. Так в связи с сокращением суши (до 40% в меловом периоде) произошло почти адекватное сокращение всей биомассы (возможное увеличение морской биомассы не компенсирует утрату континентальной). Поскольку биомасса служит одним из основных стоков атмосферной CO₂, содержание последней существенно возрастает, вызывая глобальное потепление.

Тот же фактор способствует увеличению продуктивности растительных сообществ (в частности, при удвоении атмосферной CO₂ ожидается десятипроцентное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур), о котором свидетельствует гигантизм растительноядных животных (ператопсиды, гадрозавры, индрикотерии и др.). В то же время более интенсивное химическое выветривание на суше и поступление его продуктов в океан дают вспышку продуктивности морских экосистем. Одновременно с циклическими колебаниями происходит географическое перераспределение биомассы по следующей схеме.

1. В геократические эпохи ледникового климата полярные фронты холодных воздушных масс препятствуют переносу тепла в высокие широты, вызывая разогрев низкоширотной зоны.

2. Одновременно быстрое охлаждение восходящих потоков теплого воздуха в пределах последней вызывает обильные осадки. Развиваются влажнотропические леса, концентрирующие огромную биомассу.

3. Нисходящие воздушные потоки на флангах поглощают влагу, способствуя развитию аридных поясов. В средних и высоких широтах количество осадков контролируется циклонической активностью, ограниченной холодным антициклоном, в пределах господства которого влажность недостаточна для древесной растительности.

4. В талассократические безледниковые эпохи тепло более равномерно распределяется по земной поверхности, экваториальная зона холоднее и суше, поскольку восходящие воздушные потоки охлаждаются медленно и постепенно теряют влагу за её пределами. Нет влажнотропических лесов, как нет и отчетливых аридных поясов. Средиземные (тетические) моря обеспечивают устойчивость субтропического антициклона. Зона циклонических осадков смещается в высокие широты, вплоть до высокой Арктики, где развивается древесная растительность и концентрируется основная биомасса. Свидетельства высокой продуктивности арктических биомов мелового периода — гигантские угольные месторождения арктических островов, северной Якутии и Аляски, появление здесь динозавров.

В библейские 400-летние циклы, исчисляемые сменой поколений, укладываются всемирный потоп. Содом и Гоморра, голод и бегство в Египет, египетские казни и раскрытие Красноморского рифта, вавилонское пленение и рождение Иисуса Назарянина. Потрясавшие европейскую лесную зону нашествия степных кочевников — гуннов, монголов, арабов — имеют ту же периодичность. Геологические и климатические события влияли на судьбы народов в той мере, в какой они были связаны с изменением глобальной биомассы и ее перераспределением по земной поверхности — относительной продуктивностью кормивших человека природных биомов.