Глава шестая Характер роста и процессы увеличения многообразия

Самая плодородная почва для распространения (эволюционного) синтеза, вероятно, лежит в развитии теории применительно к роли внутренних биотических факторов в установлении отличных друг от друга скоростей возникновения и вымирания видов, и в понимании того, как эти основополагающие макроэволюционные переменные складываются, давая в итоге собственно процесс увеличения многообразия.

Дэвид Яблонски «Origination Patterns and Multilevel Processes in Macroevolution»

Окаменелости обладают потенциальной возможностью давать прямое свидетельство того, как изменения в стратегии роста могли оказывать воздействие на процессы увеличения разнообразия с течением геологического времени. Новые стратегии могли позволить некоторым видам воспользоваться новыми экологическими возможностями, или же вносили свой вклад в их гибель. Характер эволюции групп организмов в геологическом времени, обычно называемый динамикой клады, является предметом интенсивных исследований в том сегменте сообщества палеонтологов, который работает с беспозвоночными животными. Работа в этой области во многих случаях обращается к обширным базам данных и математическим моделям, которые основаны на нескольких переменных величинах.

Темпы изменения разнообразия, означающие, насколько быстро или медленно меняется количество видов в группе с течением геологического времени, традиционно связываются с внешними факторами окружающей среды. При объяснении эволюционного события обычно идёт спор о двух альтернативных внешних факторах: Чёрная Королева против Придворного Шута. В сценарии Чёрной Королевы главными направляющими силами изменений являются биотические взаимодействия, а в сценарии Придворного Шута самыми важными являются физические или абиотические возмущения, такие, как изменения климата.[63] «Внутренние» факторы, то есть те, которые связаны с физиологией и развитием организма и являются результатом его эволюционной истории, также стали предметом возрастающего интереса.

Исследования множества групп, которые жили в различные геологические эпохи, показали, что противопоставление друг другу внешних и внутренних факторов является ложным. Переменные компоненты истории жизни развиваются, находясь в пределах, обусловленных внутренними особенностями включённых в этот процесс организмов, которые изменяют окружающую среду, но также и подвергаются её воздействию. Крупномасштабный пример такого рода — это появление фотосинтезирующих бактерий, которые с течением геологического времени изменили атмосферу, высвобождая кислород, что документируют минеральные отложения, возраст которых установлен. Появление в атмосфере свободного кислорода также стало пусковым событием на геологическом уровне, поскольку кислород вносит свой вклад в характер химического выветривания горных пород. Некоторые из условий окружающей среды, с которыми должны были сталкиваться на протяжении своей жизни ныне вымершие организмы, крайне сильно отличались от тех, которые окружают нас сегодня. Например, содержание кислорода в атмосфере в различные отдалённые периоды времени было намного ниже, или же намного выше, чем сегодня.

Также стоит подумать над значением концепции «глубин времени» для понимания эволюции индивидуального развития в крупных родословных ветвях. Как теоретические ожидания, так и эмпирические данные показали, что для процессов роста биологического многообразия простые корреляции являются исключением.

Предрасположенность к видообразованию или к устойчивости к вымиранию не может сводиться случайным образом к единственной особенности; во всех случаях важно рассматривать все переменные величины, относящиеся к истории жизни.

Некоторые различия в окружающей среде между нынешним миром и прошлыми эпохами затрагивают переменные величины, которые постепенно изменялись по ходу геологического времени. Другие же связаны с внезапными, катастрофическими событиями такого масштаба, какой никогда не был зафиксирован на протяжении летописной истории человечества. Некоторые из этих событий отмечены во времена, когда происходили массовые вымирания, например, как вымирание динозавров. С ними связан исключительно активный вулканизм. Последствия от удара астероида, который упал на полуострове Юкатан, признаны многими. Возможно, столь же существенным было воздействие событий, которые привели к появлению Деканских траппов на Индийском субконтиненте; это одно из самых крупных проявлений вулканической активности на суше, когда на континентальной коре образовались гигантские плато из лавы. Траппы плоскогорья Декан представляют собой полмиллиона квадратных километров вулканических пород, в десять раз больше, чем территория Швейцарии. Данный ландшафт состоит из нескольких плоских областей, или траппов, каждая из которых была образована поверхностью одного лавового потока и раскинулась на многие километры. Деканские траппы являются последствиями вулканических явлений, масштаб которых не сравним ни с чем из того, что известно нам из истории человечества. Даже извержение Везувия и его хорошо известные последствия для Помпей бледнеют по сравнению с ними.[64]

Радиометрическое датирование показало что извержения, которые привели к появлению деканских траппов, охватывают отрезок времени примерно в 2 миллиона лет и случились около 66 миллионов лет назад. Эти вулканические извержения не только залили лавой обширные территории, но также выбросили в атмосферу большое количество двуокиси серы и мелкой пыли. Климатические изменения, ставшие результатом этих событий, оказали крупномасштабное воздействие на растительность и моря. Морской планктон был, вероятно, в значительной степени уничтожен, что вызвало целый каскад событий, распространявшихся по связям, характеризовавшим экосистемы того времени. Весьма вероятно, что хитросплетения экологических взаимоотношений пришли в хаос. Во время ещё большего по масштабам среди известных человеку эпизодов вымирания, на границе перми и триаса, вулканическая деятельность, которая привела к образованию Сибирских траппов, продолжалась лишь около одного миллиона лет, но охватывала гораздо большую площадь, чем та, которая связана с Деканскими траппами. Образовавшиеся в результате этого вулканические породы в настоящее время занимают территорию примерно в 2 миллиона квадратных километров, меньше трети от оцениваемой первоначальной площади, и всё же почти равны по площади территории Западной Европы. Изменения в химическом составе океана, связанные с этой крупномасштабной вулканической деятельностью, нанесли огромный удар по эволюции жизни в масштабах всего мира.

Крупномасштабные акты вымирания оказали воздействие на историю жизни на Земле, и восстановление многообразия групп, которые не полностью вымерли, представляет собой большой интерес и требует понимания особенностей окружающей среды и видов организмов, характеризующих мир после вымирания.