История Земли

 

Модели Уоллеса и Гукера. Экваториальная помпа. Фитоспрединг

 

 

Модель Уоллеса, хорошо обоснованная палеонтологическими данными и не вводящая таких «избыточных сущностей» (по Оккаму), как сухопутные межматериковые соединения непонятной геологической природы, долго считалась главенствующей. Однако с тех пор, как в геологии возобладала тектоника плит, среди биогеографов возродился интерес к гукеровской модели: ведь теперь уже не было нужды воздвигать между материками какие-то «сухопутные мосты» —достаточно сдвинуть между собою сами материки. Эта модель позволяет рассматривать разнообразные южнополу- шарные дизъюнкции как прямой результат раскола Гондваны и сохранения на ее разошедшихся в результате континентального дрейфа фрагментах представителей некогда единой биоты этого мезозойского праматерика (см. риб. 63, б). Гукеровские построения считают одним из основных источников наиболее популярной ныне биогеографической концепции — викариантной биогеографии. Ее задача состоит в том, чтобы согласовать последовательность ветвления филогенетического древа таксона с рисуемой геофизиками последовательностью расхождения фрагментов Пангеи.

 

Один из основоположников этого направления, энтомолог JI. Брундин (1966), изучал комаров-звонцов (Chi- ronomidae) Южного полушария. Он показал, что они резко отличны от всех северополушарных (это отражает давнюю их изоляцию на территории Гондваны). Среди южных хиро- номид наиболее архаичные, уклоняющиеся, формы обитают в Южной Африке, а наиболее близки между собой обитатели Австралии и Южной Америки. Эта последовательность родственных связей вполне соответствует порядку, в котором расходились фрагменты Пангеи ( 64): раньше всего произошел раскол на Лавразию и Гондвану (триас), внутри Гондваны же последовательно теряли связь друг с другом (через Антарктиду) Южная Африка (юра), Новая Зеландия (мел), и, наконец, Австралия и Южная Америка (эоцен и олигоцен). Позже такие последовательности были построены для множества южнополушарных («гондванских») групп, главным образом для насекомых и иных наземных и пресноводных беспозвоночных.

 

Однако веские подтверждения получила в последнее время и уоллесова теория «оттесненных реликтов». По мере изучения мезозойских и палеогеновых насекомых стало ясно, что многие, если не большинство, из «крайне-южных»

групп, которыми оперируют сторонники викариантной биогеографии (в том числе те самые хирономиды, с которыми имел дело Брундин), в действительности были ранее широко распространены в Северном полушарии. Если искать современные аналоги той энтомофауне, что содержится в верхнемеловых янтарях Сибири и Канады, то на память приходит Новая Зеландия. Накапливается все больше аргументов в пользу того, что экзотическая биота, которая занимает ныне изолированные участки на крайнем юге Южных континентов, в мезозое имела почти всесветное распространение. Сторонники теории «оттесненных реликтов» не отрицают того, что некоторые из южнополушарных ареалов могли возникнуть в результате раскола Гондваны и расхождения ее фрагментов; они лишь подчеркивают, что распознать такие случаи среди дизъюнкций, достоверно возникших в результате вымирания «связующих звеньев» на северных материках, в принципе невозможно.

 

Модели Уоллеса и Гукера, возникшие из в общем-то частной проблемы — происхождения биоты южных материков и акцентировавшие внимание в первом случае на ее архаичности и реликтовости, а во втором - на ее единстве (и обеспечивающих это единство механизмах), позже трансформировались в две альтернативные научные традиции (нечто вроде «линии Платона» и «линии Демокрита» в античной философии, позднее — идеализм и материализм). К этим двум линиям в принципе может быть сведено все многообразие концепций и моделей, существующих в исторической биогеографии. Однако здесь (как и в иных случаях длительного сосуществования научных концепций) возникает впечатление, что «линия Уоллеса» и «линия Гукера» не взаимоисключающи, а взаимодополнительны: они просто рассматривают предмет исследования (ареал таксона) с разных сторон и лишь в паре дают о нем адекватное представление. В гукеровской модели таксон принимается как неизменная данность, а предметом анализа становится его расселение (преграды и их преодоление); в уоллесовской же модели исследуют таксонообразование и вымирание, полагая рас- селительный процесс относительно малосущественной деталью. Можно сказать, что уоллесовская модель пытается спроецировать время в пространство, а гукеровская — пространство во время.

 

В своей исходной версии уоллесовская модель предполагала, что основной центр формообразования находится на блоке северных континентов, откуда всяческая архаика вытесняется на юг. Позже, однако, существование по всей планете единого, если так можно сказать, «градиента архаичности» от Юга к Северу было отвергнуто; в частности, было установлено, что представления о глубокой древности и консервативности тропической биоты не соответствуют действительности (см. главу 13). На самом деле реликты концентрируются во внетропических областях (главным образом в субтропиках) обоих полушарий, хотя в Южном, по ряду причин, больше, чем в Северном.

 

Реликтовый ареал таксона, распространенного во вне- тропических областях обоих полушарий, называют биполярным или амфшпропическим. Ареал этот может в дальнейшем подвергаться различным модификациям. Упомянем в этой связи предложенную К. Ю. Еськовым (1984) модель «циркумпацифического доминооснованную на распространении современных и вымерших беспозвоночных и растений в Тихоокеанском регионе. Она представляет собой нечто вроде «периодической системы» транспацифических дизъюнкций: все их варианты рассматриваются как последовательные стадии сокращения единого биполярного ареала ( 65). Редукция северной его «дольки» ( 65, 6) и породит тот самый «гондванский ареал», которым оперирует викариантная биогеография. Обратная ситуация (редукция южной «дольки» -  65, 2) наблюдается заметно реже, однако существует и целый ряд таксонов, вымерших в Южном полушарии и сохранившихся в Северном (таковы, например, хвостатые амфибии и насекомые из отрядов верблюдок и тараканосверчков). Некоторые авторы связывают эту асимметрию просто с худшей палеонтологической изученностью южных материков; и действительно, за последние годы, после открытия крупных местонахождений мезозойских насекомых в Австралии и Бразилии, число случаев документированного вымирания в Гондване «лавра- зийских» таксонов возросло вдвое!

 

Итак, ключевой проблемой для уоллесовской схемы оказывается механизм образования такого исходного ареала, из которого можно вывести все остальные: биполярного, биполярной пары «сестринских» таксонов (например, буки и нотофагусы) или же такого типа распространения, когда более продвинутые субтаксоны приурочены к тропикам, а более архаичные - к внетропическим областям. Необходимое для этого вымирание таксона на территории тропиков (с замещением его более продвинутыми формами или без такового) находит объяснение в двух альтернативных моделях: «экваториальной помпы» и «зональной стратификации».

 

«Экваториальная помпа» (термин принадлежит Ф. Дарлингтону) предполагает, что именно в тропических экосистемах с их стабильной средой и высоким разнообразием идет постоянное и наиболее активное формообразование. При этом реликты «выдавливаются» (помпа!) и на север, и на юг, за счет конкуренции со стороны более молодых, продвинутых таксонов. Наиболее завершенный вид эта модель приобрела в работе С. В. Мейена (1987), основанной на палеоботаническом материале. Он показал, что в течение палеозоя почти все надродовые таксоны высших растений появлялись в экваториальном поясе в более древних стратиграфических слоях, чем за его пределами, и, следовательно, имеют экваториальное происхождение (так, доминирующие в Гондване и Ангариде глоссоптериевые и кордаиты первоначально возникли в тропиках Еврамерии — см. главу 9).

 

Именно тропический пояс является главной ареной макроэволюционных событий. Отсюда сформировавшиеся таксоны при потеплениях «растекаются» во внеэкваториаль- ные широты (Мейен назвал это «фитоспредингом» - по аналогии со спредингом океанического дна), где при последующих похолоданиях они либо вымирают, либо эволюционируют в более узких (обычно внутриродовых) таксономических рамках; для внетропических областей на протяжении всей истории характерно длительное переживание архаических форм («внетропическое персистирование»). Причем процесс этот строго однонаправленный: вселения бореальных групп в тропики при похолоданиях не происходит никогда ( 66). Причину повышенной интенсивности макроэволюции в тропиках Мейен видел в том, что здесь очень сильна биотическая конкуренция, но зато ослаблена неизбирательная абиотическая компонента отбора (холод, засухи и т. д.). В результате естественный отбор менее жестко, чем в иных местах, выбраковывает крупные морфологические новации, давая шанс «перспективным монстрам» (термин Р. Гольдшмидта, 1940).

 

Альтернативный взгляд на природу амфитропических ареалов высказывал В. В. Жерихин (1978). Он основан на том, что в мезозое и раннем палеогене климатическая зональность в ее современном виде отсутствовала и климат практически по всей планете был близок к нынешнему субтропическому. В конце палеогена произошла климатическая перестройка, в результате которой тепло стало распределяться по поверхности планеты менее равномерно: на полюсах стало заметно холоднее, чем прежде, а на экваторе — жарче. В итоге единую «теплоумеренно-субтропическую» биоту Земли охватил процесс «зональной стратификации Он заключался в том, что в экваториальных и приполярных широтах (где сменился климат) начались экосистемные перестройки, приведшие к достаточно массовому вымиранию мезозойских и раннепалеогеновых групп. Эти группы имели наилучшие шансы выжить в двух амфитропических «кольцах» с субтропическим и теплоумеренным климатом, господствовавшим ранее по всей планете, где они и поныне существуют в статусе реликтов (см. также главу 13).

 

Сравнение моделей «экваториальной помпы» и «зональной стратификации» позволяет прийти к достаточно неожиданному выводу о том, что они в действительности не альтернативны, а взаимодополнительны. Более того, К. Ю. Есь- ковым (1994) была предложена и обобщающая их концепция. Она состоит в том, что единый механизм мейеновского «фитоспрединга» может работать в различных режимах, диктуемых внешними (макроклиматическими) условиями, и «экваториальная помпа» есть просто один из этих рабочих режимов. Фитоспрединг понимается здесь как локализация макроэволюционных процессов (ведущих к возникновению новых таксонов) в тех районах Земли, где климатические условия наиболее благоприятны, и, соответственно, абиотическая компонента естественного отбора наиболее ослаблена; отсюда затем происходит однонаправленное «растекание» таксонов в районы с более жесткой абиотикой, где эти группы могут вьркивать и после своего вымирания в исходных районах. Фитоспрединг, таким образом, должен порождать целый ряд «градиентов архаичности»: гумидно-аридный, равнинно-высокогорный, океаническо-континентальный и т. д. Однако в эпохи резко выраженной широтной зональности климата (т. е. в криоэры) на всех них накладывается мощнейший температурный экваториально-полярный градиент, который низводит эти различия до «градиентов второго порядка» и затушевывает их существование.

 

Именно в эти периоды фитоспрединг и работает в режиме «экваториальной помпы». В эпохи же с ослабленной широтной зональностью (термоэры) центры формообразования не локализованы в экваториальной зоне, а более диффузно распределены по всей планете. Число нарушений установленной Мейеном закономерности в стратиграфическом распределении членов таксона (в низких широтах они появляются в более древних слоях, чем в высоких) должно заметно возрастать в азональные эпохи. Анализ распределения позднепалеозойских и мезозойских групп насекомых подтвердил, что в целом это действительно так. Процесс же перехода биоты Земли от «полиградиентного» состояния (азональные эпохи) к «моноградиентному» (зональные эпохи) происходит в соответствии с моделью «зональной стратификации». Итак, фитоспрединг - это универсальный механизм флоро- и фауногенеза; он имеет три режима работы, определяемых глобальным термическим градиентом, и режимы эти формируют замкнутый трехчленный цикл: «экваториальная помпа» (поздний палеозой, криоэра) — «диффузные центры формообразования» (мезозой — ранний палеоген, термоэра) — «зональная стратификация» (поздний палеоген) — снова «экваториальная помпа» (неоген, криоэра) и т. д.

 

 

 Смотрите также:

 

доказательства эволюции - палеонтологические, сравнительно...

Среди доказательств эволюции исторического развития организмов и их филогенетической связи главными являются: палеонтологические, сравнительно-эмбриологические, сравнительно-анатомические, клеточные, генети- ко-биохимические и биогеографические.

 

Создание внегалактической астрономии. Исследования Гершеля.

СОДЕРЖАНИЕ: Концепции современного естествознания.
Этим естествознание наступившей новой исторической эпохи существенно отличалось от
...с одной стороны, о качественно простых природах, а с другой, - о чём-то более близком будущим объяснительным моделям...

 

Глобальный эволюционизм. Философский принцип развития мира.

Такой моделью является концепция глобального эволюционизма.
Данный принцип указывает на глубокое внутреннее единство закономерностей исторической эволюции Вселенной, Универсума и предпосылок возникновения и эволюции органического мира вплоть до...