Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло - Крис Терни

Были времена — буквально вчера, по геологическим меркам, — когда по Австралии прыгали трехметровые кенгуру, в Северной Америке водились слоны, а по Новой Зеландии разгуливали двухметровые птицы. Примерно в конце XIX в. многие исследователи обратили внимание, что в мире не так много животных, чей вес превышал бы 40 кг. Собирательно таких крупных представителей животного мира называют «мегафауна». Альфред Уоллес, который параллельно с Чарльзом Дарвином предложил принципиально ту же концепцию эволюции и естественного отбора, отмечал, что «мы живем в зоологически обедненном мире, лишившемся недавно своих самых крупных, свирепых и необычных представителей». Что же с ними со всеми случилось и нет ли в том нашей вины?

Теперь нам известно, что вымирание подобных существ шло по всей планете и случилось оно сравнительно недавно. Обнаруженные исследователями и естествоиспытателями кости еще не успели окаменеть, а значит, животные вымерли не более нескольких тысяч лет назад. Однако, судя по всему, вымирание шло в разных частях света в разное время. В некоторых уголках мегафауна сохранилась. Австралия лишилась 94% мегафауны, тогда как на юге Сахары, наоборот, погибло лишь 2%. Что же произошло?

Здесь, как и в любом хорошем детективе, два основных подозреваемых: климат и человек.

Еще в середине XIX в. было выдвинуто предположение, что огромных животных перебили наши далекие предки в звериных шкурах. На это, как тогда, так и теперь, возражают, что, во-первых, в Африке — на том самом континенте, где человек появился раньше всего (об этом подробнее в следующей главе), — многие крупные животные сохранились. Кроме того, во времена массового вымирания мегафауны людей на планете было куда меньше, а значит, масштабного ущерба окружающей среде они причинить не могли. И, в-третьих (впрочем, утверждение довольно спорное), большинство животных остерегаются человека и не станут безропотно дожидаться, пока их перебьют.

В качестве альтернативной версии предлагается резкая смена климата, уничтожившая или сократившая естественную среду обитания мегафауны. Теория довольно стройная. Как мы уже видели, именно такие перемены принес с собой последний ледниковый период. Примерно 10 000 лет назад, когда началось потепление, климат практически сравнялся с нынешним. Животные, приспособленные к жизни во льдах, не сумели бы достаточно быстро перестроиться, адаптируясь к более теплым условиям. Однако на эти доводы противники данной теории возражают, что масштабные климатические перемены происходили и раньше, зачастую не менее резкие и стремительные. Почему же одни климатические переходные периоды приводят к массовому вымиранию животных, а другие нет? В чем различие?

* * *

Для проверки всех этих теорий отлично подойдет пример Австралии. Вместе с гигантскими кенгуру на континенте, к великому сожалению, исчезли и другие виды животных. Одно из самых известных — гигантское сумчатое травоядное дипротодон. Он напоминал огромного мохнатого вомбата. До 2 м в холке и до 3,5 м в длину, он куда органичнее смотрелся бы в какой-нибудь серии «Звездных войн». Добавьте к нему в соседи вымерших ныне сумчатых львов, ехидну размером с овцу и огромных вараноподобных хищных ящеров до 5,5 м в длину, и тогда поверить в их исчезновение будет еще труднее. Проблема с австралийскими ископаемыми останками в том, что они зачастую долго лежат на поверхности, теряя большую часть своего углеродного содержания, и только потом погружаются в толщу отложений, где их и находят археологи. Из-за этого сами кости бесполезно подвергать радиоуглеродному анализу, а окружающие отложения в большинстве случаев относятся совсем к другой эпохе.

Существует ли иной способ определить возраст австралийской мегафауны? Существует. Так, например, альтернативный подход был успешно применен, когда вычисляли время вымирания крупнейшей нелетающей птицы Австралии. 200-килограммовый гениорнис (Genyornis newtoni) под 2,2 м ростом обитал практически по всей Центральной и Южной Австралии. Судя по нескольким имеющимся скелетным останкам, ноги у него были короткие и толстые, а значит, быстро бегать он не умел. Однако яиц откладывал в избытке. В песчаных дюнах Австралии на довольно больших пространствах попадаются характерно гладкие осколки яичной скорлупы. Эти осколки и подверг нескольким методам датировки Гифф Миллер с коллегами из Колорадского университета.

Поскольку яичная скорлупа состоит из карбоната кальция, ее можно датировать радиоуглеродным методом. По нему у Миллера получился возраст примерно 40 000 лет. Как вы, наверное, помните из главы 3, этот возраст подозрительно близок к пределу возможностей радиоуглеродного анализа во многих лабораториях. Через несколько периодов полураспада длиной 5730 лет в пробе почти не остается изначального радиоуглерода. Следовательно, время вымирания гениорниса требовалось определить как-нибудь по-другому. Ученые призвали на помощь сразу два различных подхода — аминокислотную рацемизацию и люминесценцию.

Метод аминокислотной рацемизации строится на том, что органический состав раковин, костей и древесины со временем меняется. Первые разработки в этой области начались еще в 1950-х, и принцип там сравнительно прост. Яичная скорлупа, помимо карбоната кальция, содержит также белки, состоящие из аминокислот. Аминокислоты бывают лево- и правозакрученные, то есть идентичные по химическим свойствам, но структурно представляющие зеркальное отражение друг друга. После смерти животного или растения часть аминокислот переходит в свою зеркальную противоположность. В практическом отношении это означает, что в современной скорлупе мы увидим только левозакрученные аминокислоты. Однако со временем молекулы аминокислоты начнут превращаться в правозакрученные. Чем старше образец, тем больше процент правозакрученных аминокислот.

Несмотря на то, что примерно половина всех аминокислот со временем распадается, материала для исследования все же остается достаточно, и процентное соотношение зеркальных аминокислот можно измерить. На основе этого процентного соотношения и делается вывод о том, как давно погиб организм. Прелесть метода в том, что подготовка образцов проводится относительно быстро и недорого, что позволяет анализировать их буквально сотнями. Однако есть и недостаток: метод дает относительный возраст, поэтому требуется датировать тот же образец каким-нибудь другим способом, чтобы калибровать процентное соотношение аминокислот относительно календарной шкалы. В этом случае идеально подошел бы радиоуглеродный анализ, но гениорнис оказался слишком древним для этого метода. Поэтому Миллеру с коллегами пришлось датировать песок, в котором была обнаружена скорлупа, воспользовавшись методом под названием «люминесценция».

Люминесцентный метод появился сравнительно недавно. В отличие от радиоуглеродного, он позволяет работать с неорганикой, и возрастной предел у него гораздо выше — 800 000 лет. С его помощью устанавливается время, когда минеральные частицы последний раз подвергались воздействию света или тепла. Однако и этот метод не лишен недостатков: один из них состоит в том, что исследователи вынуждены большую часть времени проводить в полной темноте, подсвечивая себе крохотным красным фонариком.