История развития теории катастроф, как раздела экологии

С катастрофами в экосистемах люди познакомились впервые в глубочайшей древности - задолго до того, как узнали что такое экосистемы. Поскольку причины вызывающие подобные явления оставались людям непонятными, возникновение катастроф было принято связывать с действием различных сверхестественных сил, которыми управляли Боги. Сами катастрофы при этом рассматривались как наказания, которые за грехи бог посылал людям. Поэтому для их предотвращения населению рекомендовалось вести благочестивый и здоровый образ жизни, а также покрепче верить в Бога.

То ли люди не слишком тщательно выполняли подобные рекомендации, то ли кроме божественных, действовали и иные факторы, но жизнь шла своим чередом, а катастрофы происходили не менее часто, чем прежде.

Одними из первых литературных источников, повествующих о катастрофах были Записки Геродота о посещении им Египта.

После посещения Египта (450 год до н.э. и менее чем 250 лет после события, происходившего 23 марта 687 г. до н.э.) Геродот записал, все то, что услышал от египетских жрецов. Так он написал,- "мне удалось выяснить из бесчисленных источников, что последняя крупная катастрофа произошла 23 марта 687 года до н.э. по юлианскому календарю. (Столкновения миров, часть II Марс, раздел 687 год до н.э.).

Это была ночь уничтожения армии Сеннахерима. Фараон Сетос отправился со слабомощной армией в Палестину, чтобы сразиться с ассицийцами и их царем Сеннахеримом. Победить врагов фараон смог лишь потому, что ночью перед битвой множество полевых мышей набросилось на лагерь ассирийцев и перегрызло тетивы их луков, так что их армия, была обезоружена и потому бежала. Этой местной катастрофе по видимо предшествовала глобальная, поскольку далее Геродот пишет о великой тайне, услышанной им от египетских жрецов, согласно которой до того, как Египет стал царством, Солнце несколько раз меняло назначенный ему путь.

Интересно, что та же самая последовательность событий упоминается в древнеегипетском источнике - 4-й книге Царств: после рассказа о победе над Сенахеримом в главе 19 идет рассказ о нарушении движения Солнца в главе 20 идет рассказ о том, что по солнечным часам Солнце задержалось на 10 град.

Чез 50 лет после Геродота Египет посетил Платон, котрый в соем диалоге "Тимей" также описывает результаты столкновения Земли с крупным небесным телом: "Земной шар, сбитый со своей орбиты, двигался вперед и назад, и вновь вправо и влево, и вверх и вниз, блуждая по всем шести направлениям".

Также в "Тимее" Платон рассказывает о посещении афинянином Солоном Египта за два века до времени Платона:

"Ах, Солон, Солон!" - сказал один из жрецов, совсем старик. - Вы эллины, вечно остаетесь детьми, и нет среди эллинов старца! - Почему ты так говоришь? - спросил Солон. - Вы все юны умом, - ответил тот, - ибо умы ваши не сохраняют в себе никакого предания, искони переходившего из рода в род, никакого учения, поседевшего от времени. Причина тому вот такая. Уже были и еще будут многократные и различные случаи погибели людей, и притом, самые страшные - из-за тысяч других бедствий. Отсюда распространенное у Вас сказание о Фаэтоне, сыне Гелиоса, который будто бы некогда запряг отцовскую колесницу, но не смог направить ее по отцовскому пути, а потому спалил все на Земле и сам погиб, испепеленный молнией. Положим, у этого сказания облик мифа, но в нем содержится и правда: в самом деле, тела, вращающиеся по небосводу вокруг Земли, отклоняются от своих путей, и потому через известные промежутки времени все на Земле гибнет от великого пожара.

...Какое бы славное или великое деяние или вообще замечательное событие ни произошло, будь то в нашем краю или в любой стране, о которой мы получаем известия, все это с древних времен запечатлевается в записях, которые мы храним в наших храмах; между тем у Вас и прочих народов всякий раз, как только успеет выработаться письменность и все остальное, что необходимо для городской жизни, вновь и вновь в урочное время с небес низвергаются потоки, словно мор, оставляя из всех Вас лишь неграмотных неученых. И Вы снова начинаете все сначала, словно только что родились, ничего не знаю о том, что совершалось в древние времена в нашей стране или у вас самих... Так, вы храните память только об одном потопе, а ведь их было много до этого; более того, вы даже не знаете, что прекраснейших и благороднейший род людей жил некогда в вашей стране. Ты сам и весь твой город происходите от тех немногих, кто остался из этого рода, но вы ничего о нем не ведаете, ибо их потомки на протяжении многих поколений умирали, не оставляя никаких записей....

Ведь по свидетельству наших записей... еще существовал остров, лежавший перед тем проливом, который называется на вашем языке Геракловыми столпами. Этот остров превышал своими размерами Ливию и Азию вместе взятые... На этом-то острове, именовавшемся Атлантидой, возникло удивительно по величине и могуществу царство, чья власть простиралась на весь остров, на многие другие острова и на часть материка, а сверх того, по эту сторону пролива они овладели Ливией, вплоть до Египта и Европой - вплоть до Тиррении.... Но позднее, когда пришел срок для невиданных землетрясений и наводнений, за одни ужасные сутки вся ваша воинская сила была поглощена разверзнувшейся Землей; равным образом и Атлантида исчезла, погрузившись в пучину. После этого море в тех местах стало до сего дня несудоходным и недоступным по причине обмеления, вызванного огромным количеством ила, оставшегося после осевшего острова."

Пророк Исайя так описывает серию катастроф произошедших на Земле:

"Вот, Господь опустошает Землю и делает ее бесплодною; изменяет вид ее и рассеивает живущих на ней... за то сожжены обитатели Земли, и немного осталось людей". (м. Книга Пророка Исаии 24:1,6). "Ужас и яма и петля для тебя, житель Земли!... ибо окна с небесной высоты растворятся, и основания Земли потрясутся. Земля сокрушается, Земля распадается, Земля сильно потрясена".

(м. Книга Пророка Исаии 24:17-19)..

Первым, кто решил попытаться установить, что же это за факторы, был французский палеонтолог Жорж Кювье, который создал свою теорию катастроф.

Теория катастроф Кювье — система представлений об эволюции живой природы под влиянием событий, приводящих к массовому вымиранию организмов. Основываясь на результатах палеонтологических исследований смены видового состава живых организмов, Кювье пришёл к выводу, что в результате крупных катастроф планетного масштаба время от времени происходило вымирание живых существ на значительной части земной поверхности. Восстановление флоры и фауны происходило за счёт видов, пришедших из других небольших локальностей. Сами виды по Кювье — неизменны.

По данным последователя Кювье — Альсида Дессалина Д’Орбиньи — всего было 27 катастроф за историю Земли. Восстановление живого мира происходило за счёт повторных актов божественного творения.

Поскольку палеонтологические находки всегда делаются на дне древних водоемов (на суше сохранность скелетов, доступных хищникам, гораздо хуже), катастрофами Кювье считал всемирные потопы, обрушивавшиеся на Землю в былые геологические эпохи.

Катастрофизм был развенчан в середине XIX века работами Чарлза Лайелла, который разделял эволюционное учение Дарвина. Тем не менее сам Дарвин после посещения Южной Америки в своем дневнике он оставил следующие записи, которые говорили в поддержку теории катастроф.

Так Дарвин писал:

"Невозможно осмыслить изменившееся состояние американского континента без глубочайшего изумления. Когда то он должен был быть населен огромными чудовищами: теперь же мы видим просто пигмеев в сравнении с предшествующими, родственными видами"... "Большая часть этих исчезнувших четвероногих, если не все, жили в довольно позднем периоде и были современниками большинства существующих морских ракушек. С того времени, как они жили, не могло произойти значительных изменений в форме земли. Тогда почему исчезло столько видов и даже целых родов? Сначала разум тут же топорится уверовать в какую-нибудь грандиозную катастрофу. Но чтобы таким образом уничтожить животных, больших и малых, в Южной Патагонии, в Бразилии, в Перуанских Кордильерах, в Северной Америке вплоть до Берингова пролива, мы должны были встряхнуть весь земной каркас"... "Вряд ли могли бы произойти такое изменение температуры, которое бы примерно в одно и то же время уничтожило бы обитателей тропических, умеренных и арктических широт в обоих земных полушариях".

И в конце в своем путевом дневника Дарвин сделал вывод:

"Нет сомнений, что ни один факт в долгой истории мира не является столь поразительным, как повсеместное и повторяющееся уничтожение ее обитателей".

(см. Charles Darwin, Journal of Researches into the Natural History and Geology of the Countries Visited During the Voyage of H.M.S. Beagle Round the World, under date of January 9, 1834 (New York, London Appleton and Co.), pp 169–170)).

Представления о важной роли катастроф в эволюции живого возродились позже в виде неокатастрофизма.

Неокатастрофизм — это ряд гипотез, по которым, важную роль в эволюции играют катастрофы планетного масштаба. Родоначальником Неокатастрофизма был Эрик Зюсс (1864), который рассматривал эволюцию как чередование геологически продолжительных, относительно стабильных состояний таксонов с кратковрем. периодами их массовых преобразований под действием резких изменений физико-геогр. факторов.

Еще в 1860 г. английский палеонтолог Джон Филлипс опубликовал схему изменения видового разнообразия во времени. Согласно схеме Филлипса, существовало четыре эпохи массового вымирания видов — в среднем палеозое, на рубеже палеозоя и мезозоя, в середине мезозоя и на рубеже мезозоя и кайнозоя. Наиболее массовые вымирания, по Филлипсу, характерны для рубежей палеозоя и мезозоя, а также мезозоя и кайнозоя730.

Крупными катастрофами, вызывающими эволюционные изменения могли быть вспышки тектонической активности, приводящие к появлению волн цунами, нарушающих экосистемы на обширных прибрежных территориях. Очень популярны представления о крупных катастрофах, вызываемых падением астероидов. Одна из них принадлежит В. И. Вернадскому.

Катастрофы, как фактор эволюции.

По мнению американских палеонтологов Альваресов, изменения флоры и фауны на границе мезозоя и кайнозоя — вымирание динозавров, массовое расселение птиц и млекопитающих, вытеснение голосеменных растений покрытосеменными — вызваны именно падением астероида на Землю. Предполагается, что падение тела размером в несколько километров должно было вызвать затемнение атмосферы большим количеством пыли, возрастание тектонической активности, глобальное похолодание. Следствием таких климатических и тектонических событий должно быть массовое вымирание форм, не способных выдержать такие критические условия, и разрушение ранее существовавших экосистем.

Геологи обнаружили необычайно высокое содержание иридия в районе юкатанского кратера Чиксулуб. Последующие исследования позволили обнаружить синхронное увеличение концентрации иридия во многих местах Земли, в частности, в Крыму, на Дальнем Востоке. Концепция Альваресов о глобальности «иридиевой катастрофы» нашла подтверждение.

По-видимому, подобные события имели ряд глобальных последствий, главными из которых были:

а) нарушение энергетического баланса Земли за счет уменьшения солнечной радиации, резкое уменьшение фотосинтеза;

б) резкая смена балансовых отношений в экосистемах;

в) распадение ареалов фоновых видов на стации переживания, в которых начинали действовать статистические процессы «инсуляризации», ведущие к случайному вымиранию видов с невысокой численностью;

г) освобождение прежде занятых экологических ниш, а главное — возникновение новых адаптивных зон, открывающих для ранее второстепенных групп возможности быстрой и бурной адаптивной радиации.

Вероятно, что с аналогичной катастрофой связанно и Массовое пермское вымирание (неформально именуемое как «Великое вымирание», или как «Мать всех массовых вымираний»)— сформировало рубеж, разделяющий пермский и триасовый геологические периоды, то есть палеозой и мезозой, примерно 251,4 млн лет назад. Это явление было вызвано одной из крупнейших катастроф биосферы в истории Земли, которая привела к вымиранию 96 %[4] всех морских видов, и 70 % видов речных позвоночных. Данная катастрофа стала единственным известным случаем массового вымирания насекомых. При этом их вымерло около 57 % биологических родов и 83 % всего этого класса.

Вследствие утраты такого количества и разнообразия биологических видов, восстановление биосферы заняло намного более длительный период времени по сравнению с другими катастрофами, приводящими к вымираниям.

Различные научные школы предполагают существование в эволюции от одного до трёх подобных фаз вымирания.

Но не следует трактовать все массовые вымирания как прямой результат встречи Земли с каким либо астероидом.

Катастрофические экологические и эволюционные последствия могут вызвать не только встречи с астероидами, но и изменения очертаний материков. Так, Южная Америка в течение большей части третичного периода была островом. Здесь сохранились сумчатые, ленивцы, броненосцы, муравьеды, дикобразообразные грызуны. И когда в плиоцене, всего 3,5 млн. лет назад, восстановился Панамский мост, по нему в Южную Америку из Северной хлынули относительно прогрессивные группы — кошки, медведи, хомяки, белки, олени. Они были настолько более эволюционно продвинуты, нежели аборигенные группы Южной Америки, что началась не просто конкурентная борьба за экологические ниши, а существенная перестройка всех экосистем, в результате которой полностью вымерли крупные сумчатые, эндемичные группы копытных — литоптерны, нотоунгуляты736. Зато одни только хомяки дали в Южной Америке за краткий промежуток времени свыше 50 новых родов737. В геологическом масштабе времени вымирание одних групп и быстрая дивергенция других происходили практически мгновенно, но в этом случае причиной катастрофического вымирания была смена лидирующих, фоновых групп.

Помимо космических и экологических факторов, нарушающих монотонность макроэволюционного процесса, удалось выявить и экзогенные факторы, влияющие на частоту возникновения мутаций. Этому могли способствовать повторяющиеся с периодом 800 тысяч лет эпохи изменений полярности магнитного поля Земли. В ходе таких эпох магнитное поле ослабевало до 0 и на земную поверхность обрушивался ливень заряженных частиц солнечного ветра, что не только вызывало гибель живых существ, но и ускоряло мутации.

Установлено также, что интенсивность хромосомных мутаций у млекопитающих наиболее велика в сейсмически активных районах (Памиро-Алай, Армения, Апеннины, Великий Африканский рифт). Здесь в зонах интенсивной тектоники плит на поверхность выходит комплекс мутагенных факторов: радон, тяжелые металлы, радиация. К сейсмически активным зонам принадлежат озера Охрид на Балканах, Байкал, Танганьика, и все они характеризуются высокими темпами эволюции и бурной дивергенцией многих эндемичных групп. В зоне Великого Африканского рифта возникли хромосомные мутации, отделившие 46-хромосомных представителей Homo (и, быть может, австралопитеков) от 48-хромосомных человекообразных обезьян.

Согласно современным представлениям о роли катастроф в эволюции, эти явления являются ее ускорителями.

Если катастроф не происходит – все экологические ниши монополизируются. Виды – доминанты, победившие при естественном отборе препятствуют проникновению в их ареалы своих конкурентов. В результате этого темпы эволюции неминуемо снижаются. Если условия конкуренции длительное время остаются неизменными у видов – доминантов атрофируются (за ненадобностью) механизмы адаптации. Поэтому при возникновении резких изменений характеристик окружающей среды таким видам становится гораздо хуже, чем прочим – малым, слабым и вынужденным ранее все время приспосабливаться. Так происходит «смена декорации», преждние лидеры погибают, естественный отбор вновь активизируется, эволюция делает шаг вперед, после чего в каждой нише вновь появляются свои доминанты.