Представления о палеоэкологии. Эволюция биосферы.

Палеоэкология (палеогеоэкология) как наука находится в стадии становления. Необходимость изучения древних экологических событий Земли для познания ее современных экологических особенностей несомненна. Возможности самоочищения природных сред относительно ограничены и регламентируются интенсивностью тех природных загрязнений, которые зарегистрированы в летописях Земли, включая катастрофические. Именно ими определяются апробированные природой предельно допустимые нагрузки для соответствующих геосфер. Так как ряд антропогенных процессов загрязнения по своим масштабам стал сравним с естественными глобальными загрязнениями, - все, что превышает указанные допуски, переходит в разряд непредсказуемых по последствиям планетарных явлений, которые вероятностно ведут к крупным и глобальным катастрофическим явлениям.

Так как реагирование экосистем на внешние раздражители во многом определяется аппаратом "памяти", для познания ее природы крайне важна проблема истории данной экосистемы, прослеживание эволюции которой во времени является основной задачей рассматриваемой науки.

Истоки палеоэкологии в этом понимании преимущественно связаны с геологическими исследованиями (стратиграфией, палеонтологией, палеовулканологией, палеоокеанологией, палеоклиматологией и т.п.). Нередко к палеоэкологическим относят и некоторые аспекты результатов археологических изысканий, представляющих собой предсовременные этапы экологии Земли.

В более традиционном понятии палеоэкология - раздел палеонтологии, изучающий взаимосвязи между организмами и средой их обитания, а также условия отмирания организмов, их захоронения и последующую историю в геологическом прошлом на основе исследований окаменелых остатков фауны и флоры. Синонимом палеоэкологии является экологическая палеонтология - ее отрасль, изучающая условия существования и образ жизни организмов в прошлые геологические эпохи, а также соотношение и зависимость между организмами геологического прошлого и средой их обитания.

Несмотря на попытки обобщения обильного нового материала, все еще крайне слабо распространены балансовые представления: чаще рассматриваются действия одного или очень немногих "ведущих" факторов. Эволюция косных систем определяется их начальным состоянием и воздействиями окружающей среды. В биологической эволюции жестко задано лишь общее направление - от простого к сложному, от меньшей устойчивости к большей, от менее замкнутых биогеохимических круговоротов к более замкнутым. Сама эволюция включает бесконечное число почти равновероятностных выборов и последствия их могут быть колоссальными. Восстановление систем всегда занимало значительно больше времени, чем их разрушение.

Характер биосферы в истории развития Земли оказывался существенно отличным из-за различной геологической основы соответствующего времени. Выделяются периоды относительно устойчивого состояния, когда материки не так расчленены и низки, а океаны мелководны - развиты эпиконтинентальные морские обстановки. Следовательно, и циркуляции воздушных и водных масс, а также особенности осадконакопления и другие должны быть существенно различны.

Древние экосистемы, как и современные, реагируют на неблагоприятные воздействия снижением многообразия. Поэтому изучение изменения разнообразия - один из важнейших инструментов в палеоэкологии. Лучше изучено, в силу большей палеонтологической информативности, биологическое разнообразие морских и континентальных водоемов; значительно менее - наземных экосистем.

Эволюция биосферы. Предположительно автотрофные растения возникли 3-3,5 млрд. лет назад. О существовании организмов архейского времени имеются преимущественно косвенные данные. В протерозое найдены остатки водных синезеленых водорослей, в верхнем протерозое - многоклеточных (кишечнополостные и др.).

В кембрийский период существовали сотни видов трилобитов, брахиоподы, ракообразные, моллюски, медузы и пр. Были распространены и разнообразные водоросли. В ордовике-силуре количество безпозвоночных возросло. Вместе с трилобитами выявлено множество членистоногих, в том числе раков и скорпионов. Именно членистоногие были первыми поселенцами суши. Появляются примитивные бесчелюстные рыбы - первые позвоночные. К этому же времени относится возникновение растительного покрова суши, включая псилофиты.

В девоне произошли значительные изменения в составе органического мира. Появились кистеперые рыбы и произошедшие от них амфибии. К концу периода относится появление первых насекомых. Растения псилофитового типа заменяются хвощами, папоротниками и голосеменными, достигнув расцвета в каменоугольный период.

Наземные насекомые в карбоне достигают гигантских размеров. К концу периода появляются рептилии.

В перми голосеменные (саговниковые и гингковые) приобретают доминирующее развитие. Процветали амфибии, прогрессировали рептилии.

Значительно обновился мир на рубеже мезозойской эры. Вымирают многие беспозвоночные, включая трилобитов, другие резко уменьшаются в численности.

С триаса открывается эпоха расцвета рептилий, продолжавшаяся весь мезозой. Возникли динозавры, черепахи, морские рептилии - ихтиозавры и плезиозавры. К концу триаса появляются первые примитивные млекопитающие.

В юрском периоде вымирают гигантские амфибии, но развиваются еще более огромные рептилии, включая разнообразных динозавров. Распространяются птеродактили - летающие рептилии. Наряду с ними появляются первые птицы, во многом близкие рептилиям. В морях вместе с древними рыбами - акулами и скатами - существуют первые костистые рыбы. Млекопитающие все еще слабо распространены.

В меловом периоде появляются змеи, новые формы динозавров и крупные летающие ящеры - птеродонты.

Большую часть мезозоя на суше преобладают хвойные растения и папоротники. В середине мела появляются покрытосеменные, образовавшие широколиственные леса из дуба, тополя, бука, пальм и др.

Кайнозойская эра - новый важный рубеж в истории органического мира. К этому времени вымирает большинство рептилий, включая наземных динозавров, морских ящеров, летающих ящеров. Из разнообразных рептилий мезозоя сохраняются лишь крокодилы, черепахи, ящерицы и змеи.

В палеогене ускоряется эволюция плацентарных млекопитающих, появившихся в меловом периоде. Экологические ниши, освобожденные рептилиями, заняли млекопитающие, многие из которых обладали гигантскими размерами. Большое место заняли птицы. Растительность в кайнозое мало изменилась, но лучше проявилась зональность при колебаниях климата, особенно в четвертичном периоде.

Конец кайнозоя завершается возникновением человека. До этого с палеоцена его эволюция была мало заметной. В нижнем олигоцене появляются первые человекообразные обезьяны, в плиоцене - австралопитеки, а затем и первые ископаемые люди. Современный человек появился в эпоху последнего оледенения, 35-40 тыс. лет назад.

Если рассматривать ископаемые каменные угли, как отражение былой лесистости, при допущении примерно равной их сохранности в течении постдевонской истории Земли, то, с использованием шкалы абсолютного возраста, следует прийти к выводу о тенденции уменьшения объема растительности с позднего девона до наших дней; при отдельных вспышках и угасаниях. Вероятно, что от этого зависела и масса животных.