Теория катастрофизма: как (не) вымерли огромные животные
Зачастую в научно-популярной литературе причины вымирания тех или иных видов обсуждаются весьма поверхностно. Палеонтолог Росс Макфи решил это исправить. В своей книге "Конец мегафауны: Увлекательная жизнь и загадочная гибель мамонтов, саблезубых тигров и гигантских ленивцев" ученый анализирует исследования на стыке археологии и палеонтологии, которые пытаются описать прошлое нашей планеты и разгадать загадку исчезновения крупных позвоночных. Читателю предстоит увлекательное путешествие длиной в 50 тыс. лет, после которого он узнает, куда пропали гигантские ленивцы, мастодонты, мамонты, шерстистые носороги и другие удивительные представители мегафауны. А также появится возможность заглянуть в будущее, вдруг с помощью новых технологий получится восстановить популяцию некоторых вымерших видов.
Книга дополнена реалистичными цветными иллюстрациями, которые приоткрывают окно в мир далекого прошлого и ближе познакомиться с вымершими гигантами. Также Росс Макфи дает исторический экскурс в палеонтологию. Ниже представлен фрагмент о том, как родилась и погибла одна из самых влиятельных теорий, объясняющих вымирание мегафауны.
Обычно у идей есть своя история, а у хороших идей она довольно долгая. Хотя еще в древности люди находили и иногда собирали остатки вымерших животных, они долгое время не могли понять их значение. Даже относительно недавно, когда появилось современное представление о вымирании, в качестве объяснения, как правило, ссылались на неопределенные "естественные" причины. Однако в середине XVIII в. некоторые мыслители уже задумывались о том, что преследование со стороны человека могло быть альтернативной или дополнительной причиной вымирания. За прошедшие 250 лет соотношение между сторонниками и противниками обоих объяснений заметно изменилось. И эта тенденция сохраняется до сих пор. В последнее время доводы в пользу роли человека возобладали, но, чтобы понять, почему так произошло, надо обратиться к истории. Для тех, кто хочет разобраться в этом вопросе подробнее, я составил список полезных источников, который привожу в конце книги.
ВЗЛЕТ И ПАДЕНИЕ ТЕОРИИ КАТАСТРОФИЗМА
До XVIII в. ученым, занимавшимся естественными науками (которые тогда назывались натурфилософией), приходилось иметь дело с двумя проблемами. Первая заключалось в осмыслении появляющихся палеонтологических находок, среди которых было множество форм живых организмов, не встречавшихся в современном мире. Другая проблема состояла в том, чтобы совместить все многообразие этих находок с принятыми доктринами, основанными на работах античных авторов и религиозных текстах. По мере того как во второй половине XVIII в. в умах мыслителей все сильнее укреплялись идеалы эпохи Просвещения, сверхъестественные или эзотерические объяснения начинали вытесняться проверяемыми предположениями и результатами наблюдений. Однако это был долгий и тяжелый путь.
Начнем с концепции катастрофизма Жоржа Кювье (1796–1832) — это была одна из самых влиятельных идей на раннем этапе развития современного естествознания. Кювье, как известно, утверждал, что в истории Земли были длительные периоды покоя, прерываемые катастрофами ("переворотами"), которые, среди прочего, сопровождались огромными биологическими потерями.
Итак, жизнь не раз потрясалась на нашей земле страшными событиями — катастрофами, которые, начавшись, вероятно, сдвинули и низвергли на большую глубину всю поверхность земного шара... Бесчисленные живые существа становились жертвами катастроф, одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря; сами их расы навеки исчезли, оставив на свете лишь немногие остатки, едва различаемые для натуралистов.
Изучая ископаемые находки, Кювье заметил, что многие группы организмов обитали на территориях, удаленных от тех, где сейчас обитают их родственники, и совершенно в других экологических условиях. А поскольку эти организмы больше не существуют ни в тех же местах, ни в каких-либо других, по мнению Кювье, должны были произойти поистине катастрофические события. Виды, которые встречались в палеонтологической летописи до, но не после таких катастроф, должно быть, либо исчезли полностью, либо перешли в иные места. Но, с другой стороны, виды, которые внезапно появлялись среди ископаемых, скорее всего, вследствие тех же событий пришли откуда-то еще, расширяя свой ареал, в то время как другие виды исчезали.
Кювье не пытался разрешить логические парадоксы, порожденные некоторыми его идеями. И хотя он был одним из первых ученых, принявших гипотезу о массовых вымираниях, он также считал (по крайней мере, не отрицал), что число видов на Земле не менялось с тех времен, когда, в соответствии с библейскими текстами, был сотворен мир. Однако если вымирания происходили, то фауна планеты должна была сильно сокращаться во время катастроф, которые он обнаружил в геологической летописи. Кювье тогда не мог опираться на теорию эволюции, которая объяснила бы появление новых видов, и ему приходилось только закрывать глаза на такие противоречия, отмечая, что о вымерших обитателях Земли известно настолько мало, что прошлое все еще остается тайной.
Однако этот французский естествоиспытатель предложил конкретную причину исчезновения одного вида, рассматриваемого в этой книге, — шерстистого мамонта. Кювье был знаком с сообщениями о находках большого количества ископаемых мамонтов в Сибири, в том числе хорошо сохранившихся в вечной мерзлоте образцов, таких как мамонт Адамса. Эти открытия навели Кювье на мысль, что мамонты, которых мы сейчас относим к виду Mammuthus primigenius, пали жертвой одной из крупных катастроф — возможно, внезапного резкого похолодания, которое также помогло сохранить их туши. Он писал: "В тот самый миг, когда эти животные лишились жизни, местность, где они обитали, замерзла. Это событие было быстрым, внезапным, а не развивалось постепенно".
Хотя идея о моментальной заморозке мамонтов уже не представляется убедительной, Кювье весьма проницательно связал их вымирание с уникальными изменениями природных условий. Религиозно настроенные ученые, впечатлившись взглядами Кювье на историю Земли, пытались использовать катастрофизм в качестве подтверждения библейских историй о великих бедствиях, таких как Всемирный потоп. Однако все чаще такой некритичный подход вступал в противоречие с потоками новой информации, поступающей изо всех частей света. Открытия новых территорий, новых народов и новых видов, которые выходили за пределы любых библейских представлений, однозначно показали, что неразумно обращаться к авторитетам древности, чтобы понять, как развивалась жизнь на Земле. С тех пор ни одна работа не считается научной, если не опирается на факты, которые можно критически оценить и построить на их основе предположения, проверяемые другими фактами. На этом же принципе основаны и современные биологические науки о прошлом, такие как палеонтология.
В качестве примера можно привести работу естествоиспытателя швейцарского происхождения Луи Агассиса (1807–1873) о биологических последствиях изменения климата, вызванного оледенением в Северном полушарии. Это исследование отражало взгляды катастрофистов, но имело и надежные геологические обоснования. Агассис пришел к выводу, что обнаружение таких вымерших в Северной Европе видов, как гиены и носороги, которые сейчас обитают только в тропических областях, означает, что в то время в высоких широтах должен был быть более теплый климат, чем сейчас. Но затем, как писал Агассис, "внезапная суровая зима, которой суждено было продлиться целую вечность, обрушилась на наш земной шар <...> она пришла столь неожиданно, что сохранила их под массой льда и снега, не дав им времени на разложение, которое следует за смертью". Эта зима, которой "суждено было продлиться целую вечность", безусловно, была ледниковым периодом продолжительностью десятки тысячелетий, как одним из первых определил Агассис.
Тот факт, что Агассис признал влияние ледникового периода на биоты и ландшафты, ознаменовал торжество методов научного наблюдения и индуктивного рассуждения. Все говорило о том, что в прошлом произошла масштабная катастрофа, как и предполагал Кювье, но менее хаотичная. Работа Агассиса сильно повлияла на формирование биологических и геологических представлений того времени. Однако позднее, в XIX в., влияние идей катастрофизма в науке начало резко снижаться. Причина была в существенном переосмыслении скорости природных процессов. Джеймс Геттон (1726–1797), а позднее и Чарльз Лайель (1797–1875) установили, что горные породы формировались не вследствие геологических катастроф, чередующихся с длительными периодами, когда почти не происходило изменений, как считали Кювье и другие сторонники теории катастрофизма, а под воздействием медленных неуклонных процессов, которые мы наблюдаем и сегодня. То есть это была работа таких факторов, как вода и ветер, а не внезапные сильнейшие заморозки и наводнения. Представления Лайеля, согласно которым современные процессы служат ключом к пониманию прошлого, получили название "униформизм" (актуализм) и заняли господствующее положение в геологии и биологии, в том числе в только что появившейся науке об эволюции.
В соответствии со своими геологическими взглядами Лайель считал, что вымирания животных происходили в значительной степени, если не полностью, за счет постепенного исчезновения видов, вызванного таким же постепенным изменением климата. Чарльз Дарвин (1809–1882), на которого сильно повлияли представления Лайеля, соглашался с тем, что вымирание — это постепенный процесс, но подчеркивал вклад таких биологических факторов, как естественный отбор и межвидовая борьба. Хотя ему было интереснее выяснить роль среды как движущей силы эволюционного процесса, чем ее возможное влияние на вымирание видов, он, безусловно, понимал, что эти два процесса неразрывно связаны и одинаково важны для истории жизни на Земле. С точки зрения Дарвина, вымирание могло привести либо к полному исчезновению группы, либо к ее преобразованию в другой новый вид. При этом он не поддерживал концепцию массовых вымираний, потому что идея одновременного исчезновения сразу многих видов отдавала катастрофизмом, с которым Дарвин был принципиально не согласен. Хотя ему пришлось объяснять масштабное исчезновение некоторых групп, таких как динозавры или трилобиты, он сделал это как истинный последователь Лайеля, предположив, что их вымирание происходило в течение очень большого периода времени. Кроме того, он утверждал, что хотя, судя по находкам в неоднородных геологических разрезах, может показаться, будто эти виды исчезли одновременно, они, вероятно, прежде чем исчезнуть полностью, могли сохраняться на протяжении того или иного временного периода в отдельных областях, которые еще не до конца исследованы. Возможно, происходил "некий обширный процесс, действующий в целом мире", который определял, кто выживет и кто умрет.