Когда говорят о структуре мезозойского сообщества наземных позвоночных, сразу замечают, что крупный размерный класс (Е. Олсон назвал его "доминантным сообществом") в нем был полностью сформирован архозаврами: и фитофаги, и хищники в нем представлены сперва текодонтами, потом динозаврами. Реже обращают внимание на другое обстоятельство: малый размерный класс ("субдоминантное сообщество") оказался для архозавров почти закрытым ? ровно в той же степени, как крупный ? для тероморфов. Среди малоразмерных существ (менее 1 метра) доминировали териодонты (и их прямые потомки ? млекопитающие), а на вторых ролях выступали низшие диапсиды ? ящерицы и клювоголовые (ныне от этой группы уцелела лишь гаттерия); питались они насекомыми и, реже, друг дружкой ? фитофагии в малом размерном классе не было вовсе [11].
1.5 Кайнозой - век млекопитающих и птиц
В начале палеоценовой эпохи фауна млекопитающих оставалась, по существу, той же, что и в позднемеловое время. В ней были представлены лишь группы, возникшие еще в мезозое: растительноядные многобугорчатые, внешне напоминавшие грызунов, но, возможно, родственные прототериям ? однопроходным, а также архаические представители сумчатых и плацентарных, питавшиеся насекомыми и другой мелкой добычей. Для всех архаических млекопитающих были характерны такие примитивные особенности, как относительно небольшой мозг, простые треугольные зубы (за исключением многобугорчатых), пятипалые конечности, опиравшиеся при передвижении на всю кисть и стопу (плантиградность).
Предки млекопитающих ? синапсидные рептилии-териодонты вымерли еще в позднем триасе. Однако в 1992 г. было опубликовано сенсационное сообщение о находке в позднепалеоценовых отложениях Альберты в Канаде фрагмента нижней челюсти, ряд особенностей которой очень сходен с состоянием цинодонтов. Если данные об этом палеоценовом цинодонте, получившем название Chronoperates, подтвердятся, придется заключить, что одна из филетических линий териодонтов просуществовала весь мезозой и перешла в кайнозой, пережив (вместе с некоторыми линиями динозавров) рубеж мела и палеогена [11, с.140].
К середине палеоценовой эпохи разнообразие млекопитающих значительно возросло и настолько, что можно предположить расхождение их предковых линий еще до конца мела. Но основная адаптивная радиация плацентарных и сумчатых происходила в палеоцене и эоцене, когда сложились все основные отряды кайнозойских млекопитающих
От примитивных насекомоядных плацентарных возникли всеядные, а затем и настоящие растительноядные формы. Растительноядность у некоторых групп плацентарных развилась в палеоцене. Начало этого направления приспособительной эволюции было представлено архаическими копытными ? кондиляртрами (Condylarthra), древнейшие представители которых известны из верхнемеловых отложений Южной Америки. Это были сравнительно небольшие животные размером с зайца, более поздние представители достигали длины тела около 180 см. Возможно, примитивные кондиляртры были предками других групп копытных.
Среди этих последних уже в позднем палеоцене и эоцене появились более специализированные, крупные и причудливые формы. Характерны в этом отношении диноцераты (Dinocerata ? "страшнорогие"), которые были самыми крупными наземными млекопитающими эоценовой эпохи, достигая размеров современных носорогов. Относительно короткие и толстые пятипалые конечности этих массивных животных несли копыта. Череп у некоторых форм (например, уинтатерия ? Uintatherium, рис.80) имел рогоподобные костные выросты и кинжалообразные острые клыки. Вероятно, эти крупные животные были хорошо защищены от нападений современных им хищников. Однако диноцераты вымерли уже к концу эоцена. Скорее всего, их вымирание связано с конкуренцией с более прогрессивными группами копытных, которую диноцераты проиграли благодаря общему консерватизму своей организации, в частности сохранению относительно очень небольшого головного мозга [8, с.156].
В палеоцене и эоцене появились такие прогрессивные группы растительноядных млекопитающих, как непарнокопытные (Perissodactyla), парнокопытные (Artiodactyla), грызуны (Rodentia), зайцеобразные (Lagomorpha) и ряд других. Существование некоторых примитивных групп млекопитающих в Южной Америке, которая к концу раннего эоцена обособилась от Северной Америки и оставалась изолированной до плиоцена, было достаточно длительным. Среди высших копытных раньше других начали адаптивную радиацию непарнокопытные, которые уже в эоцене были представлены разнообразными формами. Центром эволюции этого отряда была, по-видимому, Северная Америка, откуда известны наиболее ранние и примитивные представители различных семейств, как доживших до современности (лошади, тапиры, носороги), так и вымерших (титанотерии, халикотерии и др.). Непарнокопытные пережили свой расцвет в палеогене, причем их эволюционная история стала одной из самых ярких страниц в кайнозойской палеонтологической летописи.
2. Типизация фанерозойских событий массового вымирания организмов
2.1 Определение массового вымирания
Наибольший интерес при изучении биотических кризисов должны представлять МВ (массовые вымирания), лежащие в основе этих событий. Массовое вымирание - это одновременное в глобальном масштабе исчезновение многих таксонов высокого ранга, принадлежащих различным группам организмов, и резкое сокращение разнообразия тех, которые полностью не исчезают. Ведущая роль МВ подчеркивается еще и тем, что только через их структуру и динамику можно реконструировать причины и характер вызывающих их событий.
Вымирание таксонов - это непрерывный процесс, идущий с более или менее постоянной скоростью; в палеонтологической летописи МВ фиксируются по резкому росту уровня вымирания (количество вымирающих таксонов, выраженное в процентах от общего числа существовавших в течение данного времени). Амплитуда МВ может быть определена с помощью определения интенсивности вымирания - то есть «..отношения уровня вымирания на критическом рубеже к фоновому уровню вымирания» [2, с.40].
Модель изменения состава биотического сообщества при массовом вымирании была предложена Э. Кауффманом. В ней выделено несколько групп таксонов, отличающихся по своей тактике по отношению к кризисной ситуации. В зависимости от преобладания определенных групп выделяются этапы в структуре глобального биотического кризиса: интервал, соответствующий последней фазе МВ, верхняя граница которого совпадает с концом МВ; интервал "переживания", то есть существования выживших форм, отвечает времени, когда биота еще не оправилась от постигшего ее стресса; интервал восстановления или "регенерации", соответствующий началу нового этапа в жизни биоты. Особая роль в структуре массового вымирания принадлежит "переживающим" и "лазерным" таксонам, дающим в последствии начало новому эволюционному этапу [2, с.39].
Биотические кризисы и сопровождавшие их МВ значительно различались по масштабам. Среди них отчетливо выделяются четыре-пять наиболее крупных событий - "великие массовые вымирания" и около пятнадцати событий значительно меньшей амплитуды и продолжительности. Это так называемые "малые вымирания". Всего же можно насчитать до 29 событий МВ. Периоды наиболее известных МВ схематично отображены в приложении 2.
В периоды великих МВ происходят крайне резкие изменения в структуре биоты самых разных уровней. Малые МВ являются значительно менее масштабными. Периодичность МВ принадлежит к числу наиболее дискуссионных вопросов, так как для количественного анализа временных рядов требуются точные исходные возрастные датировки, которые иногда крайне трудно получить даже для одной границы. Особенно активно эта проблема стала дискутироваться после публикации статьи Д. Раупа и Дж. Сепкоски, в которой постулировалось существование отчетливо выраженной периодичности МВ в мезо- кайнозое с интервалом около 26 млн. лет. Различные исследователи тут же выступили с критикой этого положения, опираясь на неправильный методологический подход авторов. В то же время, несмотря на противоречивые результаты статистических исследований, имеются все основания считать, что глобальные биотические кризисы, частью которых являются МВ, могли быть периодическими вне зависимости от их природы, это вытекает из периодического характера большинства земных и космических процессов. Указанная американскими авторами периодичность с интервалом близким к 30 млн. лет существует, но в то же время не всегда выдерживается. Так в течение фанерозоя отмечаются периоды некоторого сгущения МВ, например во второй половине девонского периода, конце перми и конце триаса. Высказывалось также мнение, что наряду с периодическими малыми МВ отмечаются апериодические великие МВ [1].
Отсутствие селективности также является одной из характерных особенностей МВ, что давно уже было отмечено, например, для мел-палеогенового события. Это означает, что вымирание в более или менее равной степени проявляется среди организмов, ведущих различный образ жизни и занимающих неодинаковое положение в пищевой пирамиде: фито- и зоопланктона, морского бентоса и нектона, морских и наземных животных. Так, на рубеже мела и палеогена интенсивность вымирания обитателей суши и пресных вод, поверхностных слоев и толщи вод морей и океанов, а также донных морских животных была весьма сходной и, во всяком случае, достоверно не различалась. Вместе с тем, особенно чувствительными к вымиранию оказались фито- и зоопланктонные организмы с известковым скелетом, а также хищники высоких пищевых уровней, как морские, так и наземные и рептилии, питавшиеся свежей растительностью.
Отчетливые различия отмечаются между МВ в зависимости от того, какие группы испытали наиболее резкие изменения. Так, пермско-триасовое МВ в основном затронуло бентосные организмы, а триасово-юрское ? нектонные и планктонные. Причины данных различий могут быть весьма разнообразными, начиная с чисто внешних и кончая внутренними, но они пока не расшифрованы. По мнению Д. Яблонски, МВ практически неизбирательны к жертвам. Тип личиночного развития, широта ареала и богатство видами (или другими таксонами более низкого ранга) не оказывают существенного влияния на выживание группы во время МВ, в противоположность тому, как это имеет место в течение периодов фонового вымирания. Д. Яблонски не был первым, кто сформулировал этот вывод. Приоритет принадлежит здесь Б.Л. Личкову, который еще в 1945 г. писал: "Можно, конечно, с натяжкой утверждать, что вымирание в конце волн - это и есть отбор, но правильнее сказать, что это явление особого типа и масштаба, отличающееся от повседневно происходящего отбора" [1, с.10].
Однако абсолютно неселективным МВ может быть лишь в том случае, если в результате вызвавшего его события погибнет вся биота, то есть изменения среды будут превышать допустимые пределы для существования жизни. Конечно, таких событий в истории Земли не было. Речь идет о тех особенностях организмов, о той разнице в степени их приспособленности к среде, которые отвечают обычному уровню различий, рассматриваемому, например, в современной синтетической теории эволюции. В этом смысле МВ действительно неселективны, поскольку изменения абиотических и биотических параметров окружающей среды во время них были на несколько порядков выше нормы. При этих условиях преимущества одних организмов по сравнению с другими не могут быть реализованы - их было совершенно недостаточно для противостояния сдвигам среды.
2.2 Великие массовые вымирания
Предполагается, что первыми зафиксированными событиями такого типа были вымирания вендского периода. На рубеже рифея и венда отмечается резкое обеднение фитопланктона, что было связано с влиянием одного из величайших в истории Земли оледенений. После оледенения появились разнообразные крупные многоклеточные, которые очень быстро распространились практически глобально, но просуществовали недолго и почти полностью вымерли в начале второй половины вендского периода. Однако имеющихся данных об органическом мире докембрия совершенно недостаточно для адекватного описания событий этого МВ. К великим МВ, которые однозначно признаются всеми исследователями, можно отнести следующие четыре: ордовикско-силурийское, пермско-триасовое, триасовое-юрское и мел-палеогеновое.
Нижняя граница силура определяется по крупному вымиранию, в результате которого исчезло около 60% видов существовавших в ордовике морских организмов, так называемому ордовикско-силурскому вымиранию [13].
На границе перми и триаса, то есть палеозойской и мезозойской эр, как в Восточной Европе, так и во всем мире, произошло массовое вымирание во многих группах растений, беспозвоночных и позвоночных животных. Это было самым катастрофическим вымиранием, наиболее значительным глобальным биотическим кризисом в истории жизни на Земле, особенно в морях, гораздо большим по масштабу, чем массовое вымирание в конце мелового периода.
В конце перми исчезли не только отдельные виды и роды, но и многие группы высокого таксономического ранга (семейства, отряды). в морских группах вымерло 50% семейств, 70% родов и более 90% видов (для сравнения: при мел-кайнозойском вымирании исчезло менее четверти семейств). Помимо прямого исчезновения множества палеозойских групп (трилобиты, палеозойские кораллы ? ругозы и табуляты) произошла радикальная смена структуры морских экосистем (роль основных рифостроителей перешла от мшанок к кораллам, донных фильтраторов ? от брахиопод к двустворчатым моллюскам, и т.п.).
Пик таксономического разнообразия ископаемых организмов имел место в поздней перми, но не в самом ее конце. Отдельные таксоны животных и растений начинают вымирать до конца периода, происходило постепенное вымирание во многих группах. В то же время уже в конце перми впервые в истории Земли появляются многие новые таксоны, в том числе высокого ранга, характерные уже для мезозойской эры. В морях лишь немногие из древних, палеозойских групп организмов переживают границу перми и триаса, продолжают существовать в триасовом периоде. На суше вымирание было не столь массовым, но происходило, в общем, синхронно с вымиранием в море. В триасе же появляются многие новые, мезо-кайнозойские группы животных и растений, которые постепенно вытесняют пережившие массовое вымирание палеозойские группы. На границе перми и триаса, а затем в течение триасового периода происходит не только кардинальное изменение таксономического состава фауны и флоры, но и смена комплексов организмов, типов сообществ, которые они образовывали, и доминирующих групп. Животные и растения осваивают новые биотопы, например, на суше, осваивают воздух, или вновь возвращаются в водные местообитания, формируя при этом новые экологические типы. Таким образом, происходит не только фаунистическая, но и экосистемная перестройка. В триасе начинается формирование современной биоты Земли [10].
Интересным экологическим феноменом среди позвоночных было вымирание всех крупноразмерных доминирующих специализированных форм во всех группах в конце перми и переживание в начале триаса только мелких, которые постепенно начинали увеличиваться в размерах. Степень специализации и крупные размеры, сходные с таковыми позднепермских форм, достигаются во многих группах только в среднем триасе.
В Восточной Европе переходный этап в истории фаун и сообществ позвоночных хорошо выражен в конце перми, в позднетатарское время. Таким образом, существенный рубеж имел место на границе верхне- и нижнетатарского подъяруса, что подтверждается данными и по другим группам. К началу этого переходного этапа можно отнести соколковский комплекс с парейазаврово-горгонопсовым наземным и хрониозуховым водным сообществами, когда многие типичные пермские формы, например, диноцефалы, рахитомные лабиринтодонты, вымирают, и формируются специфические переходные типы сообществ примитивных или даже реликтовых групп (парейазавры, хрониозухи). Восточноевропейские континентальные сообщества начала триаса - яркий пример послекризисного восстановления биоты. Если водные и наземные сообщества начала триаса - ранневетлужского времени еще крайне бедны и однообразны, не дифференцированы, находятся в стадии формирования, то поздневетлужские, в первую очередь, водные сообщества (известные, например, в Верхнем Поволжье - Тихвинское) демонстрируют уже значительное разнообразие и дифференцированность структуры. Однако полное восстановление разнообразия во всех блоках сообщества в Восточной Европе, как и на других континентах, приходится уже на конец раннего - начало среднего триаса [10].
Послекризисные раннетриасовые листрозавровые сообщества на других континентах также очень бедны и недостаточно дифференцированы. Глобальное последействие кризиса в триасе выражалось в достаточно быстрой смене доминирующих групп тетрапод и типов сообществ - листрозаврового, каннемейероидного, ринхозаврового и, наконец, динозаврового в конце периода.
На границе перми и триаса значительно изменился и характер растительности. На место древесно-кустарниковых зарослей папоротников и древних голосеменных пришла почти исключительно болотная растительность из характерных плауновидных - плевромей. Ископаемые остатки лесных растений, в частности, голосеменные, почти не встречаются на территории Евразии, хотя они где-то должны были переживать кризисное время, так как представлены в палинокоплексах. В конце раннего триаса они вновь появляются, а в среднем триасе - вновь широко распространяются, но это были уже иные группы растений [10].
Интересны изменения в составе насекомых. Большинство древних, палеозойских форм вымерли уже в середине позднепермского времени, в его конце происходит обвальное вымирание большинства остальных. Лишь две группы насекомых изменились относительно мало - стрекозы и тараканы. Ближайшие родственники пермских насекомых почти не встречаются в самом начале триасового периода. Здесь были распространены специфические для этого времени эндемичные формы, приспособленные к существованию в кризисной ситуации. Среди них совершенно отсутствуют насекомые, связанные с деревьями, они появляются только в середине триаса. Присутствовало довольно много и водных форм.
Таким образом, переход от палеозоя к мезозою был сложным, многоступенчатым, различные группы организмов сменяли друг друга неравномерно и не одновременно, что показывает МВ на границе перми и триаса. Несмотря на наличие определенных изменений климата и других внешних, абиотических факторов, не они были основной причиной биотического кризиса, но лишь могли вносить определенные особенности на том или ином континенте, на том или ином этапе кризиса или по отношению к некоторым группам организмов. Внешние, абиотические факторы могли послужить поводом, “спусковым механизмом” для углубления и развития кризиса, но не постоянным, направляющим фактором этого процесса. Основные причины и характер протекания кризиса, очевидно, заключаются во внутренних, биотических и биоценотических закономерностях развития, что подтверждается длительной предысторией и последействием кризисных явлений. Это подтверждается и сложным, ступенчатым характером вымирания и смены фаун в поздней перми и также постепенным, поэтапным восстановлением разнообразия биоты в раннем триасе, происходящим в целом параллельно и синхронно в различных группах организмов, как на суше, так и в море.
