Текст "БІОТИЧНІ ПОДІЇ"

БІОТИЧНІ ПОДІЇ

Під біотичними подіями розуміють значні перетворення, зафіксовані в історії розвитку життя. Такі події охоплюють значні маси організмів на величезних, майже глобальних просторах. До біотичних подій відносять: а) виникнення життя, б) масові появи і в) масові вимирання організмів великого таксономічного рангу.

Виникнення життя. Життя — це «активна підтримка і самовідтворення специфічної структури, що відбувається з витратою отриманої ззовні енергії» (Биологический энциклопедический словарь, 1989). Проблеми виникнення життя вивчають багато наукових дисциплін: біохімія, молекулярна біологія, мікробіологія, органічна хімія, геохімія тощо. У палеонтологічному літописі відомості про перше життя представлені хімічними молекулами (хемофосилії) і мікроскопічними тільцями різного вигляду (еуфосилії). Найстародавніші знахідки тих та інших мають дискусійний характер: еуфосилії або псевдофосилії. Так, твердження про знахідку мікроскопічних дріжджоподібних утворень в Гренландії на рубежі 3,8 млрд років, названих ісуасферами (Isuaesphaera), ставиться під сумнів. Ісуасфери, можливо, були газорідинними бульбашками. Знахідки сферичних та еліптичних мікроскопічних тілець на рубежі 3,7 млрд років, можливо, вже відносяться до біологічних об’єктів. З порід цього віку виділені вуглеводні, що мають змішане, абіогенне і біогенне, походження. Знахідки біохімічних і морфологічних фосилій на рубежі 3,5-3,2 (група Онвервахт і ін.), 3,1 (сланці Фіг-Трі), 2,7 млрд років (сланці Соуден) вважають біогенними.

Отже, на сьогодні палеонтологічні дані вказують, що життя виникло не раніше ніж 3,8-3,7 млрд років і не пізніше чим 3,5 млрд років тому. Починаючи з рубежу 3,7-3,5 млрд років хімічна еволюція дала початок біологічній. Припускають, що на стадії хімічної еволюції органічні сполуки мали рівну кількість лівих і правих ізомерів, тобто, мали дзеркальну симетрію. Подальше порушення дзеркальної симетрії призвело до зникнення «правих» амінокислот і «лівих» цукрів. Порушення симетрії, як вважають, стало поштовхом переходу хемомолекул в біомолекули. Причина порушення симетрії незрозумілі. Її спотворення пояснюють внутрішньою або зовнішньою причиною або їх поєднанням. Внутрішня причина пов’язана з нестійкістю дзеркальної симетрії, що призводить до «лівих» і «правих» відхилень (порівняти з мінливістю). Відхилення, що з’явилися, зберігаються і закріплюються (порівняти із спадковістю і природним відбором). Зовнішні причини зміни симетрії бачать в катастрофічному зриві із Землі первинної атмосфери, в шквальному метеоритному бомбардуванні тощо.

Першими «створіннями» хіміко-біологічної еволюції були хемосинтезуючі бактерії анаеробного варіанту, здатні жити в безкисневому середовищі. За окислювачі правили неорганічні речовини, такі як вуглекислий газ, сполуки сірки, нітрати та інші, рідше — органічні речовини хемогенного, а потім і біогенного походження.

Масові появи. У палеонтологічному літописі до вражаючих масових появ життя можна віднести багато подій. З них вкажемо наступні, відзначивши початок появи.

3,8-3,5 млрд років (AR₁). Виникнення життя. Поява бактерій і (?) цианобіонтів. Літосфера починає збагачуватися породами біогенного походження.

3,2 млрд років (AR₂). Поява достовірних цианобіонтів. Літосфера набуває біогенних карбонатних товщ, названих строматолітовими. Атмосфера починає збагачуватися молекулярним киснем, що виділяється цианобіонтами при фотосинтезі.

1,8-1,7 млрд років (PR₁/PR₂). Поява аеробних бактерій та (?) одноклітинних водоростей.

1,0-0,7 млрд років (R₃-V). Поява достовірних багатоклітинних водоростей і морських безскелетних безхребетних, представлених кнідаріями, червами, членистоногими та (?) голкошкірими.

600-570 млн. років (€₁). Перша масова поява мінеральних скелетів в царстві тварин майже у всіх відомих типів.

415 млн. років (S₂/D₁). Масова поява наземної рослинності.

360 млн. років (D). Масова поява перших наземних безхребетних (комахи, павукоподібні) і хребетних (земноводні, рептилії).

60 млн. років (MZ/KZ). Масова поява покритонасінних рослин і ссавців.

2,8 млн. років (N₂). Поява людини.

Масова поява нових форм, як і вимирання, відбувались ступінчасто з різною швидкістю (рис.   ). За мірками геологічного часу більшість бітичних подій відбувалися досить швидко. Швидкий процес виникнення нових органічних форм іноді називають анастрофою (грец. ana — вгору, вищий ступінь; strophe — кружляння, оборот).

Рис.  Зміна біорізноманітності (Алексеев, 1989)

а — графік зміни числа сімейств морських тварин у фанерозої; б — схема послідовності зміни біорізноманітності: I — початковий максимум різноманітності, II — інтенсивне вимирання, III — час низької різноманітності, IV — інтенсивна поява нових таксонів, V — кінцевий максимум нової різноманітності

Вимирання організмів. Палеонтологічний літопис свідчить, що в межах якогось часу будь-яка філогенетична гілочка зникає. Вимирання відбувається не лише, коли змінюються умови життя, але й при досить стабільному режимі Землі. Зникнення груп фіксується за трьома основними сценаріями. В одному випадку випадіння колишньої групи пов’язане з її еволюційними перетвореннями в наступні групи нащадків. Тут відбувається перехід одних груп організмів в інші. В іншому випадку припинення існування пов’язане власне з вимиранням. Третій шлях становить поєднання перших двох: якийсь час витрачається перетворення, а потім група вимирає. Кінцевий результат всіх трьох напрямів збігається — колишня група зникає. Вимирання, як і поява нових груп, відбувається різними темпами. Крім того, цей процес ускладнюється періодами розквіту, згасання групи і перебудовами середовища. Тривалість існування групи залежить і від таксономічного рангу. Найбільшу тривалість мають надцарства і царства (3,8 і 1,7 млрд років), найменшу — види і підвиди (від 0,5 до 20 млн. років).

У палеонтологічному літописі спостерігається багато рубежів масового вимирання. Вимирання за масштабом і вираженням не однакові. В одному випадку вимирають види, в іншому — роди, родини, загони. У фанерозої найбільш помітні масові вимирання відбулися протягом середнього-пізнього кембрію, на межі ордовика-силуру, силуру-девону, девону-карбону, пермі-тріасу, тріасу-юри, крейди-палеогену. Масові вимирання відбуваються ступінчасто в інтервалі від декількох до 10-35 млн. років. При великій швидкості вимирання ступінчастість в масштабі всього геологічного часу виглядає як майже «миттєва» стрибкоподібна зміна. Такі вимирання відносять до розряду раптових лих, тобто до катастроф (грец. kata — вниз; strophe — кружляння, оборот).

Вимирання пов’язані з двома причинами: внутрішньою (морфофізіологічний стан) і зовнішньою (абіотичне і біотичне середовище проживання). Обидві причини діють одночасно, але зовнішня, особливо абіотична, виявляється яскравіше і тому її часто сприймають за єдину. Серед внутрішніх причин вимирання називають: вичерпання життєвого запасу сил («старіння» і «смерть» по аналогії з індивідуальним життям); скорочення діапазону мінливості; пониження якості статевого і безстатевого розмноження; спеціалізація. Звідси виникає неможливість пристосування до умов життя, що змінюються. Серед зовнішніх чинників вимирання розглядають: зміну співвідношення море—суша, спричинену зміною глобального тектонічного режиму; посилення вулканічної діяльності та землетрусів; зміну розташування кліматичних поясів; глобальні коливання рівня океанів; зміну складу атмосфери; розрив харчових зв’язків і якість їжі; підвищення радіоактивності за рахунок міграції з надр Землі; космічні причини (вибух наднової зірки, зіткнення з астероїдом, метеоритне бомбардування).

Залучення космічних причин для пояснення вимирань найпопулярніше. У середині XX ст. масові вимирання пов’язували з гіпотезою періодичних вибухів наднових зірок, які викликають посилення радіації, що спричиняло мутаційний вибух і загибель більшості організмів. В останній чверті ХХ ст. стали розробляти гіпотезу періодичних зіткнень з астероїдами, збагаченими іридієм. Відповідно до неї зіткнення спричиняє викид величезної кількості пилу в стратосферу, що на якийсь час затримує доступ сонячного світла на Землю. Таке пояснення видавалося особливо привабливим для масових вимирань на рубежі мезозою—кайнозою. Дійсно, на цій межі в багатьох місцях виявлені відклади збагачені іридієм (Іспанія, Канада, Австралія, Південна Америка, Казахстан). В той самий час в Криму та інших регіонах збагачення іридієм на даному рівні не спостерігається. Крім того, фактичне вимирання динозаврів і головоногих розпочалося задовго до припустимого зіткнення з «іридієвими» астероїдами. Більш того, зменшення сонячного світла на межі мезозою—кайнозою повинно було призвести до масової загибелі наземних рослин. Насправді простежується зворотна картина — масовий розвиток рослин, особливо покритонасінних.

Скоріш за все для пояснення катастрофічних вимирань на різних рубежах фанерозою не обов’язково вдаватися до екзотичних причин. Вимирання добре пояснюються поєднанням двох досить простих причин: зовнішньої — зміною палеогеографічної ситуації, коли планетарна трансгресія змінялася регресією, і внутрішньої — морфофізіологічним станом організмів, що призводить до загальної дестабілізації. З трансгресіями і регресіями, мабуть, пов’язана і зміна рівня океану. Глобальні регресії призводять до масових вимирань одних організмів і збереження невеликої кількості інших. Наступна трансгресія і стабілізація обстановки спричиняють масову появу нових форм.