Теория катастроф
Теория катастроф
Вначале XIX столетия научный мир обратил внимание на встречающиеся в слоях горных пород окаменелости. Двое великих французских ученых Ж. Кювье и А. Броньяр провели раскопки на Монмарских холмах Парижа, где обнаружили кости вымершего животного мастодонта. Впоследствии Кювье снискал славу отца палеонтологии — науки о древних существах, а Броньяр был объявлен отцом палеоботаники, т. е. науки об ископаемых растениях.
Авторитет Кювье среди естествоиспытателей был невероятно велик, поскольку этот ученый обладал ярким талантом, страстью к биологии и глубокими познаниями в области анатомии животных. Кювье построил заново систематику животного мира, опираясь на анатомические признаки видов. Он применил метод сравнительной анатомии, чтобы по общим особенностям внутреннего строения определять родство между видами. Вершиной научной работы этого удивительного человека явилось открытие им закона корреляции признаков.
Кювье в ходе напряженной работы пришел к выводу, что все анатомические признаки в организме пребывают в наиболее выгодном сочетании (корреляции). Все они приспособлены к образу жизни создания и сочетаются таким образом, чтобы взаимно помогать друг другу. Млекопитающие более активны, чем рептилии, оттого обладают четырехкамерным сердцем, которое необходимо для перекачки горячей крови. Соответственным образом изменена мускулатура и скелет. Кости конечностей свидетельствуют о типе передвижения. В зависимости от строения конечностей их крепление к скелету также различно.
Развитие мозга влечет за собой неизбежное уменьшение челюстей. И наоборот, когда растут челюсти, черепная коробка резко уменьшается. Зубы являются важнейшим индикатором питания того или иного вида. По форме, расположению и строению зубов можно понять, чем питается животное и как оно добывает себе корм. Форма зубов тесным образом связана с формой челюстей, развитием жевательной мускулатуры, длиной и строением желудочно-кишечного тракта. Этот перечень корреляций можно продолжать до бесконечности.
Французский зоолог и палеонтолог Жорж Кювье
Умение находить соответствия между разными частями организма существенно помогло Кювье в работе с окаменелостями. Ведь нередко палеонтологи имеют дело с разрозненными останками вымерших существ. Восстановить облик ископаемых животных можно лишь путем установления точных корреляций. Кювье в этом искусстве не было равных. Восхищенные коллеги были уверены, что великий ученый способен реконструировать любое существо по одной-единственной косточке.
Вряд ли возможности палеонтолога были столь велики, но без сомнения он был гениален в своей области. Сохранились заметки о том, как работал этот человек. Ученый имел обыкновение вставать у стола своего секретаря и, облокотившись одной рукой на его крышку, а в другой держа окаменелость, диктовать секретарю свои наблюдения и выводы. Причем мысли Кювье неслись столь быстро, что секретарь обыкновенно не успевал записывать то, что было ему надиктовано.
Принцип корреляции признаков служил великолепной основой для любых палеонтологических реконструкций. Скажем, от ископаемых акул, имевших хрящевой скелет, остались только зубы. Но этого вполне достаточно, поскольку у грозных хищниц это оружие нападения идеально сочеталось с их повадками и внешним обликом.
Крупные кинжаловидные зубы принадлежали большим акулам, похожим на современную белую (кархародона), т. е. с массивным торпедообразным, обтекаемым телом. Длинные, но тонкие зубы были свойственны мелким хищницам с гибким вытянутым телом. Плоские квадратные — принадлежали донным акулам, сплющенным со спины и похожим на морского ангела или ската.
Кювье легко разрешал спорные вопросы. Еще на заре палеонтологии он восстановил облик вымершего морского ящера — мозазавра, указав на его родство современным ящерицам, тогда как остальные ученые не могли решить, скелет кита или крокодила перед ними. Однако одна загадка долгое время была недоступна уму великого ученого. Непонятно, куда делись ископаемые чудища: мозазавры, мастодонты, большерогие олени и прочие создания.
Если они вымерли, то почему это произошло и откуда взялись современные звери? Или же ископаемые животные менялись, как предположил другой французский ученый Ж. Б. Ламарк, и новые формы заменяли старые? Последнего Кювье допустить не мог, гипотеза Ламарка его всегда возмущала. И тогда палеонтолог приходит к выводу о том, что Землю в прошлом сотрясали невероятные катаклизмы. После них органический мир погиб, чтобы затем возникнуть заново.
Реконструировав облик мозазавра, Ж. Кювье сумел доказать его родство с современными ящерицами
Интуиция Кювье не подвела, и все же он в целом неправильно понял причины исчезновения древних животных. По мнению ученого, когда Бог наслал на планету Всемирный потоп, ископаемые животные погибли, а кошки, свиньи и другие современные животные уцелели. В том, что Всемирный потоп был, сомневаться не приходится, ведь о нем написано в Ветхом Завете.
Опираясь на предположения Кювье, его сторонник А. д’Орбиньи создал т. н. теорию катастроф (катастрофизм), в которой развил и аргументировал гипотезу о неоднократном сотворении жизни на Земле. По д’Орбиньи, Творец не был доволен результатом своих трудов и уничтожал жизнь на Земле неоднократно. Бог после очередного потопа, в котором гибли мастодонты и прочие ископаемые, создавал новый органический мир. В последнем Всемирном потопе погибло и человечество, кроме одного праведника и его семьи. Кювье активно поддержал начинание д’Орбиньи и помог тому фактическим материалом.
Оперируя сравнительно скудными фактами, Кювье прозорливо выделил в истории планеты три катастрофических переворота, сопровождавшихся массовым вымиранием и повсеместной сменой флоры и фауны. Это важные рубежи, относимые ныне геологами к позднепермскому (250 млн лет назад), позднеюрскому (150 млн лет) и позднеэоценовому (40 млн лет) временам.
Сегодня, когда палеонтологический материал стал гораздо богаче, ученым остается только удивляться тому, насколько верно Кювье отметил эти времена великих потрясений в животном царстве. Скажем, современный палеонтолог Д. Рауп подсчитал, что в позднепермское время великое вымирание истребило свыше 50 % всех семейств существ, обитавших на планете.
На стороне Кювье, д’Орбиньи и их сторонников, получивших прозвище катастрофистов, были неопровержимые доказательства. Во-первых, корреляция анатомических признаков у всех животных явно свидетельствует в пользу того, что эти виды сотворены Богом. Иначе невозможно объяснить такую необычайную целесообразность.
Во-вторых, современным и вымершим животным присущи общие черты. Кювье выделил четыре изначально неизменных типа организации в строении животных. Следовательно, все существа были сотворены по единому образцу и никогда не менялись, просто Бог уничтожил тех, кто ему не понравился. В-третьих, потоп действительно имел место, он описан в Священном Писании, и его следы найдены геологами.
Поэтому не будет ошибкой предположение, что Бог несколько раз насылал на мир потоп, чтобы уничтожить всю жизнь и создать новую. Против Кювье и д’Орбиньи выступил Э. Ж. Сент-Илер, который исходил из прямо противоположных представлений. Однако позиция Сент-Илера была довольно шаткой, и в 1830 г. на диспуте с Кювье победа была одержана катастрофистами.
Спустя некоторое время теория катастроф приобрела второе дыхание, она укрепилась в форме неокатастрофизма. Основополагающим фактом неокатастрофистов является вымирание динозавров и прочих гигантских рептилий в конце мезозоя. В эту эпоху произошло вымирание почти 17 % семейств растений и животных по всей планете, в т. ч. и динозавров.
Динозавры привлекают к себе внимание и будоражат воображение людей из околонаучных и даже научных кругов. Известно, что еще древние китайцы пытались объяснить причину их исчезновения. Они сложили миф о драконе, который возжелал добраться до золотых ворот бога Неба, но потерял силы и рухнул на землю, обратившись в груду костей. В последнее время большой популярностью пользуется импактная гипотеза (лат. impact — удар) вымирания мезозойских существ, впервые выдвинутая в 1970-х гг. физиком JI. Альваресом.
Эта гипотеза, впрочем, как и все положения неокатастрофизма, базируется уже не на библейских мифах, но на строго научных данных. На центральноамериканском полуострове Юкатан в 1979 г. действительно нашли кратер от падения крупного космического объекта, а на всех континентах — слой иридиевой метеоритной пыли. Возраст пыли и кратера совпадает с датировкой эпохи вымирания.
Таким образом, согласно версии Альвареса, 65 млн лет назад, в конце мелового периода мезозойской эры, на планету упал огромный метеорит, астероид или даже ядро кометы. В результате падения этого космического тела в атмосферу оказались выброшенными огромные количества пыли и пепла, выделилось обширное количество тепловой энергии, что вызвало обширные лесные пожары. Ударная волна несколько раз обогнула земной шар.
Импактная гипотеза вымирания динозавров
Пыль в атмосфере экранировала поверхность планеты от солнечной радиации и привела к эффекту «ядерной зимы». Климат на планете резко изменился. Этот и многие другие негативные факторы привели к тому, что динозавры и прочие формы жизни полностью вымерли. Фактически все существа с массой тела свыше 20 кг были уничтожены разбушевавшейся природой. Кое-кто уцелел, а именно крокодилы, черепахи, некоторые ящерицы и примитивные яйцекладущие и сумчатые млекопитающие, отдаленно напоминающие нынешних землероек.
Перечисленные существа обладают способностью впадать в спячку, что помогло им выдержать холод естественной «ядерной зимы». Млекопитающим еще помогала теплая кровь. Привычка жить глубоко в земле или в воде спасла от лесных пожаров и убийственной ударной волны. Прочные панцири черепах и крокодилов, а также мощный слой чешуи у змей и ящериц послужили надежной защитой, т. к. помогли рептилиям выдержать ядовитые дожди, содержащие много тяжелых металлов, пепел и пыль, которыми была насыщена атмосфера. Способность подолгу обходиться без пищи тоже сыграла свою роль.
Когда пыль в атмосфере рассеялась, на Земле наступила «ядерная весна», как назвали это явление неокатастрофисты и астрофизики. Атмосфера оказалась настолько поврежденной, что сквозь нее на поверхность планеты беспрепятственно полился поток космической радиации высокой плотности. «Ядерная весна» окончательно уничтожила уцелевшие формы жизни.
Но некоторые, включая крокодилов, ящериц и им подобных, оказались хорошо приспособленными к высокому радиационному фону. Эти существа, что достоверно известно радиобиологам, легко выдерживают большие дозы ионизирующего облучения. Излучение вызвало мутации у более слабых млекопитающих, которые в результате породили новые, очень необычные формы. Как видно, импактная гипотеза выглядит очень стройной и опирается на убедительные доказательства.
Вероятно, многие перевороты в органическом мире действительно были вызваны катастрофами. Причем не исключено, что подавляющее большинство таких катастроф носили характер космических катаклизмов. Ученые заметили определенную периодичность в этапах вымирания ископаемых организмов, равную 26 млн лет. Геологи, проведя исследование отложений горных пород, обнаружили многочисленные полуразрушенные следы астроблемов. Астроблемами называются метеоритные кратеры, т. е. ударные воронки от падения различных космических тел.
Сами эти воронки не сохранились, но от них остались некоторые следы, легко определяемые учеными. По анализу астроблемов удалось установить, что планета подвергалась космическим бомбардировкам систематически, с периодом, приближенно совпадающим по размеренности с 26-миллионолетним ритмом вымираний в органическом мире. Прямой связи между падениями небесных тел на Землю и массовой гибелью живых существ не обнаружено, но, вероятно, космические бомбардировки могли повлиять на смены флоры и фауны.
Астрофизики склоняются к мнению, что на планету могли падать со столь завидным постоянством лишь долгопериодические кометы, которые пребывают на окраинах Солнечной системы. Раз в 26 млн лет эти тела приближаются к Земле, и тогда происходят драматические события, о которых только что было рассказано.
Также астрофизики подсчитали, что раз в 200 млн лет на опасной близости от Солнечной системы, в пределах 32 св. лет, происходит взрыв сверхновой звезды. Эта катастрофа чревата серьезными последствиями для жизни на нашей планете. Взорвавшееся светило выбрасывает в космос массу заряженных частиц, образующих разреженное газовое облако, в котором постоянно рождается жесткое СВЧ-излучение.
Это облако на скорости 15–20 тыс. км/с достигает какой-либо обитаемой планеты, например Земли, и окутывает ее сплошным покрывалом. Биосфера планеты оказывается как бы помещенной внутрь микроволновой печи: все живое подвергается сильнейшему воздействию жесткого излучения. Миллионы видов вымирают, оказываясь не в силах противостоять космическому катаклизму. Любопытно, что в великих вымираниях замечен и 200-миллионолетний ритм, совпадающий с цикличностью взрывов сверхновых звезд в окрестностях нашей планеты.
И все же, несмотря на эти факты, дарвинизм всегда отрицал и продолжает отрицать ведущую роль катастроф в преобразованиях органического мира. Еще Ч. Лайель и Ч. Дарвин выступили с критикой катастрофизма Кювье — д’Орбиньи, убедительно доказав, что новые формы появляются вследствие борьбы видов за существование и под действием естественного отбора. Наиболее конкурентоспособные виды выигрывают в борьбе за жизнь и вытесняют неприспособленные, лишают их жизненного пространства, ресурсов, возможности воспроизводства.
Маврикийский дронт оказался побежденным в «битве» за выживание
В природе отношения между разными видами тесно взаимосвязаны, растения и животные объединены в экосистемы. Поэтому в результате вымирания одного вида равновесие любой экосистемы нарушается, что приводит к массовой гибели других видов и замене их новыми, более совершенными формами. Типичным примером этого может послужить истребление человеком нелетающего голубя дронта на острове Маврикий в Индийском океане.
Голубь не умел летать, не умел прятаться от людей, отчего стал легкой добычей моряков. После того как дронт полностью исчез, началось вымирание деревьев вида кальвария. Эти деревья распространяли свои семена с помощью дронтов, которые поедали плоды и переносили семена в различные местности. Кожура семян настолько приспособилась к действию кишечных соков птиц, что самостоятельно эти семена прорастать не смогли. Сегодня пришлось завозить на остров индюков, чтобы спасти деревья от вымирания.
Палеонтологи насчитали в истории Земли 5 больших вымираний, порядка 30 очень значительных и около 100 небольших, но коренных смен флоры и фауны. Известны и более мелкие вымирания. Например, в течение только одного юрского периода (213–144 млн лет назад) флора и фауна значительно меняли свой облик ровно 73 раза! Сомнительно, чтобы все 73 раза смена господствующих видов происходила за счет действия каких-то разрушительных сил природы.
Отрицать влияние катастроф на органический мир бессмысленно. Но они никогда не потрясали всю биосферу и не играли решающей роли в процессе эволюции. Катастрофы служили лишь толчком для более активного развития событий, которые в любом случае должны были произойти. Так, после падения астероида 65 млн лет назад вымерли далеко не все существа. На смену исчезнувшим созданиям пришли точно такие же, но более удачливые микроорганизмы, моллюски, морские ежи и даже ящеры. Известно, что на территории современной Франции вымерших в конце мезозоя динозавров сменили новые чудовищные ящеры, которые исчезли только 62 млн лет назад.
Таким образом, неокатастрофизм также потерпел поражение. Органический мир развивался по собственным законам, отличным от законов космоса и пр. Эти законы эволюции были открыты Ч. Дарвином и с тех пор не могут быть опровергнуты, а только дополнены и доработаны. Что же касается катастрофизма, то он тем более не выдерживает серьезной критики.