Космические причины земных катаклизмов

Реферат

Космические причины земных катаклизмов

ПЛАН

1. Этапы Зарождения живых организмов

2. ТРАГИЧНЫЕ СТРАНИЦЫ КАМЕННОЙ ЛЕТОПИСИ

3. В ВИХРЕВОМ ГАЛАКТИЧЕСКОМ ПОТОКЕ

4. КАТАСТРОФЫ КОСМИЧЕСКОГО МАСШТАБА

1. Этапы Зарождения живых организмов

Напластования горных пород содержат в себе окаменевшие остатки древних животных и растений. Не устаешь поражаться, раскалывая известняк или песчаник, сохранившимся в первозданном виде нежнейшим карбонатным раковинам моллюсков или кораллам, остаткам плодов, побегам и даже листьям растений с тончайшими прожилками. Удивительно, как все это могло сохраниться в земных слоях!

В истории развития жизни на Земле было несколько ярких событий, имевших кардинальное значение в эволюции. Среди них два перехода: от прокариот -- одноклеточных организмов, не имеющих клеточного ядра, к эвкариотам -- одноклеточным организмам с ядром и от одноклеточных к многоклеточным с обретением организмами способности строить твердый скелет. Это последнее событие произошло около 570 млн лет назад на рубеже криптозоя и фанерозоя. Но до этого в течение 3,3 млрд лет на Земле господствовали одноклеточные формы. В общем виде развитие органического мира можно представить таким образом. В начале существовали аэробные организмы, число и разнообразие которых непрерывно увеличивалось. Более 2,5 млрд лет назад многочисленными становятся железобактерии и одноклеточные водоросли, создававшие колонии.

Выделяя кислород, эти организмы наполнили им атмосферу. В этой окислительной атмосфере возникли живые существа нового класса -- эвкариоты, сначала одноклеточные,- а затем и многоклеточные. Предположение, что многоклеточные водоросли сформировались из соединения колоний одноклеточных, особых возражений не вызывает. Но вот как возникли многоклеточные животные, сказать трудно. Ведь среди прокариот до сих пор не обнаружены прямые предшественники многоклеточных. В конце рифея, т. е. около 700--800 млн лет назад появились организмы, живущие в грунте водоемов. А затем на рубеже рифея и венда произошла крупная перестройка экосистем Земли. Изменившиеся природные условия благоприятствовали расцвету специфичной дифференцированной биоты. В это время был совершен скачок от планктонных микроорганизмов к многоклеточным формам планктонным, а затем и бентосным. Именно в вендском периоде (570--680 млн лет назад) стали формироваться основные типы беспозвоночных и водорослей, далеких предков современных форм. Начался длительный процесс цефализации -- совершенствования головного мозга животных.

2. ТРАГИЧНЫЕ СТРАНИЦЫ КАМЕННОЙ ЛЕТОПИСИ

Когда 570 млн лет назад завершился уникальный геологический и палеобиологический этап развития, вымерла обширная группа одноклеточных и многоклеточных организмов -- древнейшие родственники современных кораллов и медуз, сильно сократилась численность некогда господствовавших синезеленых водорослей и, особенно, фитопланктона. На смену вымершим формам пришли скелетные организмы. В кембрии обитали обычные для поздних эпох фанерозоя губки, кишечно полостные, моллюски, брахиоподы. Непривычна не только их определенная примитивность, но и размеры -- всего несколько миллиметров. Затем наступает время, когда неожиданно и повсеместно распространяются гигантские скелетные формы и среди них -- гастроподы, членистоногие и мшанки, потомки которых живут и сегодня. Почему такие события произошли именно на границе криптозоя и фанрозоя? Налицо многие аспекты глобальных абиотических процессов: существенный сдвиг накопления кальция и магния в карбонатах, фосфорито- и соленакопление, формирование богатых железом красноцветных отложений, изменение концентрации кислорода и углекислого газа в атмосфере. Эти и другие факторы способствовали скелетообразованию.

В то же время они не в состоянии были расшатать биосферу настолько, чтобы вызвать «всеобщий мор», который, кстати, и в последующее время повторялся неоднократно. Первое массовое вымирание целой группы скелетных организмов произошло 500--495 млн лет назад, в конце кембрийского периода. В это время навсегда исчезли животные, принадлежащие к загадочному типу археоцитов. Возникнув на рубеже криптозоя и фанерозоя, он просуществовал почти 70 млн лет. Это, пожалуй, единственная группа животных, обитавших на Земле столь непродолжительное время. Все остальные группы существовали на планете по 400--500 млн лет, хотя и в них периодически исчезали отдельные более или менее крупные таксоны, на смену которым появлялись другие. В конце кембрия вымерла часть трилобитов, но вскоре появилось несколько новых родов; в целом группа трилобитов выдерживает определенную стабильность. Следующая крупная Катастрофа произошла на рубеже ордовика и силура, около 435 млн лет назад; на протяжении нескольких миллионов лет шло постепенное вымирание многих видов примитивных обитателей мелких морей -- трилобитов, брахиопод, граптолитов.

После катаклизмов на границе ордовика и силура наступило сравнительно длительное затишье, которое способствовало с одной стороны развитию морской биоты, а с другой -- завоеванию организмами несвойственной им ранее наземной обстановки. Возникли новые экологические сообщества в результате того, что некоторые беспозвоночные и растения вышли на сушу. Но к концу силурийского периода снова наступает временный спад. Существенно сокращаются скорости формообразования, в особенности на рубеже силура и девона, т. е. около 406 млн лет назад. В это время заканчивали свою жизнь на Земле многие примитивные раннепалеозойские формы. Новая стабилизация природных условий наступает в девонском периоде (время массового развития рыб). Однако в конце его начался этап деградации жизни, растянувшийся почти на 10 млн лет. Особенно сильно пострадали организмы тропических шельфов, тогда как наземные позвоночные и растения почти не изменились.

В течение карбона непродолжительные периоды вымирания органики отмечаются на двух рубежах -- 330 и 305 млн лет. Более крупный из них период -- на границе карбона и перми. Конец палеозойской эры как бы подводит итог развитию органического мира. При переходе от палеозоя к мезозою полностью выбывают из цепи жизни трилобиты, ракоскорпионы, фораминиферы, древние иглокожие. Большой урон понесли земноводные и древние пресмыкающиеся. Полностью исчезли представители древнейшей наземной растительности. Новая и довольно крупная катастрофа произошла на границе ранней и средней юры (190 млн лет назад). Спустя некоторое время начался новый стремительный рост таксономического разнообразия: за довольно короткий срок возникло 42 новых семейства, появились первые птицы, современный отряд амфибий, ряд групп млекопитающих современного типа.

Массовая гибель животных происходила 140 и 90 млн лет назад, но самое суровое испытание ждало органический мир в самом конце мезозойской эры, на рубеже мела и палеогена, когда дыхание смерти коснулось всех существовавших в то время групп. Именно тогда исчезли аммониты и белемниты, многие представители брюхоногих и двустворчатых моллюсков, планктонные фораминиферы, ряд родов брахиопод. Наиболее сильно пострадали рептилии и известковый нанопланктон. Но главное -- тот рубеж известен как время вымирания динозавров, господствовавших на Земле на протяжении более 140 млн лет. В это же время биологическая продуктивность океана уменьшилась в десятки раз. Более слабые по масштабам подобные события отмечены 55, 30 и 5 млн лет назад. Причем последнее, нередко называемое мессинским кризисом, отождествляется с региональной катастрофой в Средиземном море. Обособление моря от Атлантического океана и повышенная засушливость привели к понижению его уровня на сотни метров. На обширной площади оголилось дно, а в сохранившихся глубоких впадинах соленость воды возросла в десятки раз и стали осаждаться соли, мощность которых достигает сотен метров. Естественно, что в таких условиях не могли бы существовать никакие морские организмы. Но кроме кризиса в Средиземном море, организмы исчезали и в других регионах, притом деградации подвергалась и наземная, и водная растительность. Этот процесс не закончен по сей день: совсем недавно, уже можно сказать на памяти человечества, навсегда лишилась Земля многих крупных млекопитающих -- мастодонтов, саблезубых тигров, мамонтов и т. д.

3. В ВИХРЕВОМ ГАЛАКТИЧЕСКОМ ПОТОКЕ

Несостоятельность гипотез, объясняющих катастрофические провалы в цепи эволюции старением и смертью видов (аналогично смерти каждой особи), в отдельности многократно доказывалась начиная с середины XIX в. Но эти представления вновь и вновь возрождаются до сих пор. История биологической эволюции показывает, что каждая группа видов (таксон), появившись однажды, сохраняется иногда миллионы лет. Вымирают лишь отдельные его представители. И если тот или иной крупный таксой существует от кембрия до настоящего времени, то это значит, что ныне живущие его представители -- потомки кембрийских форм. Это касается брахиопод, головоногих и двустворчатых моллюсков, а также всех крупных таксонов современных позвоночных. Древнейшие предки всех многоклеточных жили в докембрии и прекратили свое существование отнюдь не от истощения жизненных сил, как утверждают приверженцы гипотез о внутренних биологических причинах гибели видов. Группа тектонических гипотез усматривает первопричину в изменениях рельефа суши и моря, контрастной конфигурации материков и океанов, в переменах направления морских и океанских течений, в особенностях магматизма, в наземном и подводном вулканизме. Именно все эти грандиозные перемены в «лике Земли» происходят в результате крупных тектонических движений. Воз- рождение на иной методологической основе идеи дрейфа материков побу- дило обратить внимание на горизонтальны* движения литосферных плит. Действительно, следствием разломов, возникающих в земной коре, и последующего после этого раздвижения литосферных плит, становится возрастание эндемизма, особенно среди наземных фауны и флоры, так как с каждым разом им все труднее и труднее становится преодолевать разрастающиеся просторы океанов.

В случае сближения литосферных плит усиливается обмен формами, возрастает общность фаун. Однако движение литосферных плит никак не могло предопределить тотальное уничтожение многих групп организмов, хотя и, несомненно, вызвало глобальные изменения уровня Мирового океана, его трансгрессии и регрессии. В периоды усиления тектонических движений возрастала вулканическая активность. Вулканизм в свою очередь сильно влиял на химизм океанских вод, а наземные извержения вместе с подводными излияниями базальтов приводили к существенному изменению состава атмосферы и влияли на климат Земли. А ведь от состава атмосферы, парциального давления газов и типа климата зависит специфика расселения организмов, да и само их существование. Особенно чутко реагируют на климат на- земные позвоночные и растения- Но не только климат сам по себе влияет на органический мир Земли, на него воздействуют и периодические изменения солнечной активности. Надо отметить, что гипотеза о влиянии на исчезновение животных и растений климатических флюктуации или изменения любого из климатообразующих факторов -- одно из самых простых объяснений. Поэтому так велико число этих гипотез. Несмотря на то, что все известные климатические катастрофические события по времени совпадают с эпохами глобального вымирания, считается, что все-таки крупные перемены климата представляют собой скорее всего следствие какого-то более значительного по рангу планетарного или космического процесса. Существуют гипотезы, придающие главное значение медленным экстатическим (вызванным изменениями объема воды) колебаниям уровня, нарушением режима или солености Мирового океана, изменениям содержания микроэлементов в морской воде и почвах, распаду радиоактивных элементов в земной коре, воздействию космических лучей, падению метеоритов и г. д. Но все эти причины хотя и могут привести к гибели определенные сообщества, но действуют довольно локально и, по-видимому, служат проявлением более масштабных процессов. Имеются гипотезы, связывающие вымирания с инверсиями геомагнитного поля. Этот фактор способствует ухудшению среды обитания. Особенно пагубны для биосферы учащающиеся инверсии. Во время инверсий и происходит резкое падение напряженности магнитного поля. В это время в результате беспрепятственного проникновения на земную поверхность космического излучения, особенно во время солнечных вспышек, образуются огромные массы азота, разрушающего озоновый слой. Ослабление озонового экрана в свою очередь резко увеличивает поток жесткого излучения, который вызывает рост числа мутаций и может оказаться выше допустимого предела, способного сохранить формы жизни на Земле. Наконец, существует группа гипотез, исходящих из признания сильнейшего космического воздействия на жизнь биосферы Земли.

4. КАТАСТРОФЫ КОСМИЧЕСКОГО МАСШТАБА

Долгое время воздействие Космоса на биосферу рассматривалось довольно односторонне, в основном, речь шла о получении планетой солнечного, реже -- космического излучения, направленного к Земле со всех сторон из Вселенной. Действительно, космическая радиация играла ведущую роль на взрывных этапах эволюции. На заре жизни, благодаря космической энергии были созданы условия и появились механизмы возникновения клеточных организмов. Велика роль космической радиации на рубеже криптозоя и фанерозоя во время отмеченного выше популяционного взрыва. Вместе с тем считается, что ее поток в геологическом прошлом был более интенсивным. При этом приводится пример наибольшей устойчивости по отношению к ней прокариот и одноклеточных организмов. Обосновывая роль космической радиации в развитии биосферы, приходится учитывать, что воздействие жесткого коротковолнового излучения на организмы, обладающие различиями в генетической структуре, в уровне организации и в защитных свойствах происходит довольно избирательно. Однако, как показывает анализ геологического материала, этапность развития организмов скорее всего обусловлена именно космическим воздействием. Более четверти века дискутируется проблема галактического года, подразумевающего движение Солнечной системы по орбите вокруг центра Галактики Продолжительность этого периода на основании многочисленных геологических данных определена в 115 млн лет. Земля, находясь на галактической орбите, испытывает гравитационное притяжение небесных тел облучается космической радиацией и подвергается бомбардировке обломками космических тел. Крупные тектонические события, происходившие в течение всей обозримой истории Земли, обладают вполне определенной периодичностью, и все известные грандиозные эпохи тектоно-магматической активности приурочены к границам галактических годов.

В свою очередь это дает основание полагать, что возбудителями внутрипланетарных процессов и тех, что протекают на земной поверхности, являются именно космические факторы. Вероятно, такая связь вызвана тем обстоятельством, что Солнечная система во время своего перемещения по галактической орбите периодически проходит через газопылевы* спиральные струи. В каждом таком потоке Солнечная система пребывает на протяжении нескольких миллионов лет и именно в это время усиливается приток к Земле космических лучей и катастрофические столкновения с кометами становятся особенно частыми. Эпохи орогенеза (горообразования) и рифтогенеза (начальная стадия формирования океанов), значительные климатические изменения, общепланетарные трансгрессии и регрессии Мирового океана и другие грандиозные перемены происходили именно в те отрезки геологического прошлого, когда планета пребывала в газопылевом вихревом галактическом потоке. Надо отметить, что практически все перечисленные процессы прямо или косвенно влияли на состояние среды обитания биоты и на сами организмы. Следовательно, от интенсивности космической материи, получаемой Землей, зависело вырождение одних групп организмов, возникновение, расселение и расцвет других. Поэтому в определенной мере оказываются правы исследователи, считающие, что массовая гибель жизни на Земле могла быть вызвана сочетанием различных факторов. Среди них, наряду с тектоническими, климатическими, атмосферными, эвстатическими значимы и такие, как изменения солености океанских вод, действие радиоактивных элементов, выпадение метеоритов, изменения интенсивности космической радиации столкновения с космическими телами и др. факторов много, но все же совокупное их воздействие, очевидно, вызвано, как нам представляется, периодическим прохождением Земли через определенные области Галактики.

Рис.1

Если высказанное предположение верно, то крупные биотические события кризисного плана должны фиксироваться как на границах галактических годов, так и на определенных участках галактической орбиты. При этом частичное вымирание биоты представляет собой не одноактный процесс, а оказывается растянутым во времени на несколько миллионов лет. С границами галактических годов, располагающихся на уровне 650, 435 220 и 5 млн лет назад, хорошо совпадают по геологическим данным рубежи коренного обновления органического мира, многие из которых охарактеризованы в начале статьи. Вместе с тем катастрофические изменения биоты происходили не только на границах галактических годов, но и на определенных рубежах внутри них. Такие критические рубежи фиксируются на уровне 620, 570 и 495 млн лет назад, в пределах XIX галактического года. Тогда зафиксированы крупнейшие кризисы жизни на Земле. Более слабые «удары по жизни» были нанесены примерно 520 млн лет, т. е. на границе среднего и позднего кембрия, 485 млн лет назад (на границе тремадокского и аренмгского веков) и 460 млн лет назад (на рубеже среднего и позднего ордовика).

Аналогичные явления устанавливаются на орбите XX галактического года, крупномасштабные кризисы -- 405 млн лет назад, т. е. на границе ордовика и девона, 365 млн лет назад (рубеж франского и фаменского, веков) и 250 млн лет назад (граница перми и триаса). Менее значительные угнетения жизни зафиксированы около 305, 270 и 245 млн лет назад. Во время XXI галактического года сильнейшие катастрофы жизни отмечены на рубеже ранней и средней юры (190 млн лет назад), юрского и мелового периодов (140 млн лет назад) и особенно на границе мела и палеогена (65 млн лет назад); более слабые по масштабу произошли 90, 55 и 30 млн лет назад. Представив соотношение периодов вымирания графически, приходим к выводу об их синфазном размещении. Это в свою очередь может свидетельствовать об одних и тех же причинах, вызывающих вымирание и обновление биоты- Они могли быть вызваны периодическим вступлением Солнечной системы в потоки газопылевых струй, под действием которых радикально менялись экологические условия среды обитания "организмов.