Эра млекопитающих: Из тени динозавров к мировому господству - Стив Брусатти

Америки. До того Гренландия соединялась с Европой. Затем из земных недр стал подниматься магматический плюм, расталкивая в стороны два материка и открывая Североатлантический коридор, — это был один из заключительных актов распада Пангеи, начавшегося на 140 млн лет раньше, когда по земле трусили первые млекопитающие.

Мой коллектив студентов и коллег, работающих над родословной млекопитающих. В заднем ряду: Ганс Пюшель, Сара Шелли, Софья Холпин, Пейдж деПоло, Зоя Кинигопулу, Том Уильямсон. В переднем ряду: Ян Янечка, я и Джон Уайбл (со своим любимым панголином).

Фотография предоставлена Стивом Брусатти

Просачиваясь сквозь кору к поверхности, магма разливалась тысячами горизонтальных слоев, которые называются силлами или пластовыми интрузиями. При этом она буквально выжигала органическое вещество, с которым соприкасалась. Происходило то же, что в двигателе, где сгорает бензин: выделялись парниковые газы — углекислый газ и еще более активный газ — метан. В атмосферу попали триллионы тонн углерода, и уровень углекислого газа в 2–8 раз превысил тот, что был в палеоцене, и без того жарком. Температура взлетела, оставив характерный химический след в отложениях: резкое снижение доли тяжелого изотопа кислорода (18O), у которого больше нейтронов, чем у более легкого изотопа (16O). Из лабораторных опытов нам известно, что соотношение этих двух изотопов представляет собой палеотермометр и что оно говорит о подъеме температур на 5–8 ℃ на границе палеоцена и эоцена.

Такое интенсивное глобальное потепление привело к серьезным последствиям для экосистем и их млекопитающих. Нагляднее всего это наблюдается на материалах лучшей в мире ископаемой летописи млекопитающих, охватывающей рубеж палеоцена и эоцена, из бассейна Бигхорн на севере штата Вайоминг, к западу от величественных гор Бигхорн, которые пересекают туристы на пути в Йеллоустонский заповедник. Филип Гингрич и целая когорта его студентов и коллег — в их числе Кен Роуз, Джон Блох, Эми Чю и Росс Секорд — сделали себе имена на описании этих окаменелостей, выкопав тысячи скелетов, челюстей и зубов млекопитающих, переживших ПЭТМ.

В настоящее время бассейн Бигхорн представляет собой бедленд, но во время ПЭТМ его покрывали влажные зеленые леса, как в палеоценовом Нью-Мексико. До подъема температуры эти леса были смешанными, их отличало разнообразие вечнозеленых хвойных и цветковых деревьев вроде грецкого ореха, вяза и лавра. В самом начале эоцена, когда исландские вулканы извергли углерод и планета разогрелась, климат Вайоминга стал суше. Хвойные пришли в упадок и были вытеснены более жаростойкими деревьями, в первую очередь бобовыми, которые мигрировали к северу из тропиков на 600–1500 км. Затем магматический плюм утих — его остатки в наши дни питают исландские гейзеры и становятся причиной выбросов пепла, из-за которых отменяют авиарейсы. Поток углекислого газа почти сошел на нет. Температуры стабилизировались, снова начались обильные дожди, и хвойные вернулись.

Эти бурные 200 000 лет — скачков температур, изменений флоры, засух и снова дождей — сформировали совершенно новое сообщество млекопитающих. Палеоценовый Вайоминг мало отличался от Нью-Мексико, где господствовали «архаические» плацентарные. На тот момент, когда изменения в углеродном составе отложений отмечают начало вулканизма, они были успешными. Затем, в следующие 10 000–27 000 лет, когда изотопы кислорода в породах указывают на всплеск потепления, в бассейне Бигхорн внезапно появляются десятки новых видов млекопитающих. В первую очередь это ранние представители трех современных групп, которые мы называем «троицей ПЭТМ»: приматы, парнокопытные и непарнокопытные.

Та же «троица» и в то же время появляется в Европе и Азии. По-видимому, ПЭТМ спровоцировал массовую миграцию. Ископаемые остатки «троицы» материализуются столь внезапно — как саранча, — что трудно достоверно определить пути их миграции. Появились ли они в Азии, а затем распространились в Европу и Северную Америку? Или их путешествие происходило в обратном порядке либо сам маршрут был другой? А может, они произошли раньше, допустим, от «архаических» плацентарных типа кондиляртр Нью-Мексико, но ареал их обитания ограничивался изолированной долиной или горной областью, прежде чем потепление климата позволило им выбраться и распространиться на север через полярные коридоры? А может быть, они возникли непосредственно в промежутке ПЭТМ в результате эволюционного взрыва, которому способствовали изменения температуры и среды? Мы пока не знаем наверняка. Известно одно: события протекали быстро, и к тому моменту, когда вулканизм утих, три наиболее канонических семейства современных млекопитающих уже широко распространились по Северному полушарию.

Появление «троицы ПЭТМ» преобразило экосистемы. В лесах бассейна Бигхорн иммигранты почувствовали себя как дома. Новоприбывшие почти мгновенно составили около половины особей в экосистеме, к тому же они принесли с собой новые обычаи: в среднем они были крупнее местных уроженцев, а их рацион более четко подразделялся на питание либо листьями, либо плодами, либо мясом в сравнении с преимущественно всеядными или насекомоядными местными видами.

Кроме того, мигранты могли похвастаться новыми адаптациями. Тейярдина (Teilhardina), первый примат Вайоминга, обладала большими глазами, пальцы с ногтями позволяли ей обхватывать ветки, а подвижные щиколотки — легко скакать в кронах деревьев. Самое раннее парнокопытное диакодекс (Diacodexis) напоминало оленя, только размером с кролика. Его телосложение было приспособлено к быстрому бегу — длинные тонкие конечности заканчивались копытами. Основная кость его щиколотки, астрагал, имела по глубокой борозде на каждом конце, благодаря чему нога разгибалась и сгибалась только вперед-назад, но не поворачивалась вбок. Этот «двойной шкив» является визитной карточкой современных парнокопытных — от коров до верблюдов — и позволяет им быстро бегать, не подворачивая щиколотки. Первое непарнокопытное Вайоминга — карликовая лошадка сифргиппус (Sifrhippus) — тоже бегало быстро, но по-своему. У него тоже были копыта на длинных ногах, но более гибкий плечевой и тазовый пояс давал ему большую маневренность, когда оно скакало сквозь густой подлесок, как и его родич еврогиппус из Месселя, живший позже, в эпоху эоцена, после потепления. И в среднем все эти мигранты обладали более крупным мозгом, чем сравнительно тупые «архаические» плацентарные палеоцена.

Когда наступило глобальное потепление, со многими из этих иммигрантов — и даже с некоторыми местными видами — произошло нечто любопытное. Они измельчали. Затем, когда климат стал более прохладным, они снова стали расти. Впервые эту закономерность заметил Фил Гингрич, а затем его аспирант Росс Секорд установил, почему так происходит. Теперь Росс — профессор Университета штата Небраска и участник нашей полевой экспедиции в Нью-Мексико. Он привносит дисциплину, усвоенную на раскопках в бассейне Бигхорн, в наш более беспорядочный табор. Палатки у него всегда поставлены аккуратно, а ужин — приготовленный в безупречно чистой палатке-кухне — всегда подается вовремя и обычно включает в себя вариации на тему хот-догов — то сосиску с традиционной булочкой, то ее же в нарезанном виде внутри буррито или с