Глава 1. Эволюция материи и катастрофы прошлого.

 

Сначала рассмотрим в общем виде место человечества в структуре Природы. Это рассмотрение необходимо сделать для того, чтобы понять, откуда и по какой причине может исходить опасность и по возможности выяснить степень ее неизбежности.

Специалисты в области гуманитарных наук всегда говорят, что человечество - это «особая» часть природы, развивающаяся по законам, отличным от законов эволюции других видов материи. При описании биологических объектов в рамках классической термодинамики приходится интерпретировать их как сильно неравновесные, а такой подход требует привлечения специфического математического аппарата, описывающего открытые системы (И.Пригожин). Но и в этом случае получить физически вразумительные результаты в подавляющем большинстве случаев проблематично. Теоретическая биофизика за последние десятилетия получила фундаментальные результаты, позволяющие физически непротиворечиво описать структурирование материи на различных уровнях и решить эти загадки [1,2]. В этих работах термодинамика структурирования биологических систем строго описывается с использованием идеологии и классического математического аппарата Дж.У.Гиббса [1]. Элементы и процессы структурирования на различных уровнях рассматриваются как квазиравновесные со своими геометрическими размерами и временами жизни. Организм - открытая термодинамическая система, структурно содержащая иерархически организованные уровни таких элементов.

Коротко изложим суть концепции мироустройства А.М.Хазена [3], в основных чертах не противоречащей концепции, упомянутой выше. На всех уровнях организации материи существуют общие принципы ее структурирования. Системный уровень образуется элементами, сформировавшимися в результате структурирования элементов предыдущего уровня, например, уровень атомов – уровень молекул – уровень кристаллов - и т.д. Характер структурирования определяется количеством, энергией и правилами отбора возможных связей между элементами, образующими системный уровень. Принципы структурирования определяются фундаментальными законами природы: наименьшего действия, сохранения энергии, роста энтропии - и описываются параметрами: действие – энтропия – информация, определяющими вероятности существования устойчивых элементов на каждом системном уровне при определенном наборе условий. В этом случае снимается противоречие, связанное с парадоксом неравновесности при переходе с одного уровня на другой, то есть условия равновесности выполняются для каждого уровня, и статистические вероятности существования элементов реализуются для определенных условий.  Чем более сложные элементы образуются на уровне в результате вероятностной реализации разрешенных связей, тем уже становится диапазон параметров их существования, то есть снижается потенциальный порог разрыва связей. Закон роста энтропии выполняется для системы в целом всегда, не требуется вводить понятия негэнтропии. От себя добавим, что в этом случае, задавшись системой возможных связей, можно определить диапазон оптимальных условий существования наиболее сложных элементов, например, для кремнийорганических структур. Для углерода, очевидно, условия на Земле оказались близки к оптимуму, так вот нам повезло.

Наиболее строгое термодинамическое описание биологических систем на основе разработанных Дж.У.Гиббсом феноменологической теории и математического аппарата дано в упомянутой выше иерархической термодинамике Г.П.Гладышева [2]. Выявление термодинамически квазиравновесных состояний на различных уровнях организации биологической материи позволяет ввести понятие о «самосборке» элементов на каждом уровне и термодинамических временах жизни элементов. Это, в свою очередь, дает возможность, в отличие от теории И.Пригожина, использовать для описания механизмов структурирования уровней линейные математические модели.

Эти работы снимают «мистику» с феномена зарождения и развития живой и разумной материй. Элементы этих видов материи становятся в общий ряд с другими структурными объектами природы, процессы их образования и развития подчиняются общим законам мироздания [3]. У термодинамических процессов нет «цели». Цель - адаптация к свойствам среды и максимальная реализация термодинамического времени жизни организма, популяции или вида - имеется у биологических процессов и объектов. Этой же цели служит структурирование социальных систем как один из способов адаптации популяции и вида к свойствам внутренней и внешней сред [6]. Операциональная структура и функции физиологических систем описываются теорией (функциональных) физиологических систем (ТФС) П.К.Анохина [4]. Человеческий организм, как и любой другой объект биологии, является иерархической функциональной системой, и в функциональных актах организма задействованы элементы всех уровней. Системообразующим фактором является результат функционального акта, дающий полезный приспособительный эффект в отношении «организм-среда», достигаемый при реализации системы.

Высшая на настоящий момент фаза развития нейронных сетей биологических организмов - появление феномена разума - характеризуется  формированием деятельностных комплексов и психологических функций организма на основе модели мира, в отличие от когнитивной карты других высших животных [5]. Это выводит человечество на новый уровень взаимодействия организмов и их объединений с внешней средой. В больших масштабах идет процесс преобразования ландшафтно-энергетической среды, ее адаптации под нужды человечества. Для этого создана «вторая природа», позволяющая вовлечь в адаптационный процесс способы преобразования энергий и веществ, редко реализуемых или вообще не реализуемых Природой в условиях Земли без участия разума. Развитие систем «второй природы» дало возможность виду гомо сапиенс достичь небывалого в истории Земли биологического прогресса, то есть увеличить количество особей вида. За период около 50 тысяч лет были заполнены большинство пригодных для использования высшими биологическими видами экологических ниш ландшафтно-энергетической среды.

Развитие «второй природы» потребовало появления новых полей деятельности, вызвало специфическое структурирование социальных систем, адаптирующихся под эту ситуацию. В настоящее время информационный обмен стал столь интенсивным, что оказывает прямое влияние на процессы внутривидовой межпопуляционной борьбы за существование [6]. Сам по себе научно - технический прогресс является средством адаптации вида к средовым условиям и не может быть движущей силой социально - исторического процесса, то есть не может быть его целью. Наука в социальном организме выполняет двоякую роль: как двигатель технологий и как аналог функции «акцептора результата действия» в биологических организмах. Эта вторая функция реализуется через создание основ идеологий, являющихся необходимым условием реализации социальных проектов в рамках динамики структурных перестроек социальных систем [6]. Идеологии нужны для синхронизации мотиваций деятельности ансамбля личностей в определенном направлении.

Посмотрим масштабные природные соотношения основных физических параметров косной, биологической и разумной материй.

Массовые соотношения видов материи в настоящее время следующие: биомасса на Земле М₁ ≈ 2х10¹⁸ г., из них ≈ 4х10¹⁴ г. – масса разумной материи (не мозга, а человеческих тел!!! J); масса Земли М₂ ≈ 6х10²⁷ г., масса Галактики М₃ ≈ 2х10³³ г. В процессе эволюции масса биологической материи колебалась примерно на порядок. Из этих цифр видно, что биологическая материя по массе составляет ничтожно малую величину по отношению к массе Земли и Солнечной системы, не говоря уже о Галактике. Основным результатом эволюции биологической материи до появления разумной в отношении роста энтропии можно считать накопление энергии химических связей в виде ископаемых углеводородов и свободного кислорода и неизбежные издержки в виде рассеянного тепла. При этом за рассеянное тепло, если не считать естественных пожаров, в основном отвечала фауна, то есть организмы, функционирующие на основе белкового метаболизма, а за накопление углеводородов и свободного кислорода – организмы на основе фотосинтеза, то есть флора. Результатом воздействия на косную материю можно считать модификацию и интенсификацию геохимических процессов, а также климатические изменения, связанные с динамикой состава атмосферы. Эти процессы можно рассматривать как часть общей эволюции Земли, а можно считать результатом взаимного адаптационного взаимодействия косной материи Земли и биологической материи, ее биосферы.

Возраст Метагалактики, как и нашей Галактики, по данным физической космологии составляет t_h ~ (10 – 20)х10⁹ лет [4]. Приведем сокращенную таблицу основных событий эволюционного процесса из [5], в ней в 1 столбце для наглядности представлен масштаб времени из соотношения: 1 секунда – 100 лет.

 

Субъективное время	Реальное время	Знаменательные события
0,98с	1903 н. э. (98 до н. в.)	Первый полет на воздушном транспортном средстве тяжелее воздуха (самолет)
4,79 с	1522 н. э. (479 до н. в.)	Первое кругосветное путешествие
23,85 с	384 до н. э. (2385 до н. в.)	Рождение Аристотеля
46,00 с	ок. 2 600 до н. э. (4600 до н. в.)	Построена Великая пирамида в Гизе
1 мин 28 с	ок. 8800 до н. в.	В Малой Азии возник самый древний из известных ныне городов - Катал Гуюк
1 мин 30 с	ок. 10300 до н. в.	Окончание Ледникового периода
3 мин 20 с	ок. 20 000 до н. в.	В Северной Африке изобретены лук и стрелы
4 мин 20 с	ок. 28000 до н. в.	Вымерли неандертальцы
12 мин	ок. 72000 до н. в.	Начало последнего Ледникового периода
1 ч	ок. 600 000 до н. в.	Появился первый древний Homo sapiens
2 ч 46 мин	ок. 1 млн. до н. в.	Homo erectus мигрировали за пределы Африки
3 ч 53 мин	ок. 1,4 млн. до н. в.	Homo erectus научились использовать огонь
6 ч 40 мин	ок. 2,4 млн. до н. в.	Появление Homo habilis и первых каменных инструментов
7 дней 12 ч	ок. 65 млн. до н. в.	Земля столкнулась с большим космическим телом, что привело к катастрофическому вымиранию видов (включая динозавров)
11 дней	ок. 95 млн. до н. в.	Появление первых приматов
20 дней 6 ч	ок. 175 млн. до н. в.	Процветание рептилий Юрского периода, включая динозавров - крупнейших сухопутных животных, когда-либо возникавших на Земле
28 дней 9 ч.	ок. 245 млн. до н. в.	Окончание Пермского периода, самое массовое вымирание животных за историю Земли, вымерло 90% видов
36 дней 6 ч	ок. 313 млн. до н. в.	Появление первых рептилий
185 дней 5 ч	ок. 1600 млн. до н. в.	Появление сине-зеленых водорослей (разновидность фотосинтезирующих бактерий)
1 г. 86 дней 10 ч	ок. 3 900 млн. до н.в.	Возникновение фотосинтезирующих бактерий
1 г. 98 дней	ок. 4000 млн. до н. в.	Зарождение жизни на Земле
1 г. 161 день 15 ч	ок. 4550 млн. до н. в.	Сформировалась Солнечная система
1 г. 173 дня 5 ч	ок. 4650 млн. до н. в.	Взорвалась сверхновая, из материала которой возникла (помимо прочих) Солнечная система
3 г. 352 дня	ок. 12 500 млн. до н. в.	Появление первых звездных систем во Вселенной
4 г. 102 дня 12 ч	ок. 13 500 млн. до н. в.	Большой Взрыв, или рождение Вселенной

 

Обратим внимание на два обстоятельства.

Возраст Солнечной системы составляет 4550 млн. лет и возраст биологической материи 4000 млн. лет, в то время как со времени образования первых звездных систем до зарождения Солнечной системы прошло 8000 млн. лет. Из высокой вероятности наличия условий зарождения биологической материи во Вселенной [3] и временного масштаба эволюции следует, что на многих планетах возможна эволюция жизни до ее высших, разумных форм. В этом случае биологический прогресс должен привести к появлению следов деятельности внеземных цивилизаций, в частности, цивилизаций технологического, земного  типа. Но такие следы не обнаружены, хотя в этом направлении предпринимались целенаправленные исследования.

Так или иначе, но эти обстоятельства свидетельствуют о том, что биологический прогресс, вероятно, не приводит к экспансии разумной материи на масштабы преобразования энергии и вещества, превышающие геофизические. Следовательно, имеются механизмы деградации разумной и биологической материи, связанные с эволюцией их внутренних параметров или с периодическими катастрофическими воздействиями косной материи.

Солнечная система движется по орбите вокруг центра галактики со скоростью,  отличающейся от скорости большинства других звездных систем. Поэтому она «достаточно долго» не подвергалась воздействию факторов, которым часто подвергаются системы, находящиеся в рукавах нашей спиральной Галактики. Именно это обстоятельство способствовало сохранению относительно стабильных физических условий существования и эволюции биологической материи. Но даже в этих, аномальных для подавляющего большинства звездных систем, условиях наблюдаются кризисные периоды. Они характеризуются большими потерями генофонда и массы биологической материи. Имеется ряд исследований, показывающих, что катастрофические события происходят периодически, об этом ниже.

Условия для возникновения жизни на Земле сформировались около 4 миллиардов лет назад. Отбор генов при их репликации и обменом с внешней средой на ранних стадиях, приведшие к возникновению живых организмов во всем их многообразии, оставим здесь без обсуждения ввиду скудности достоверной информации о механизмах этого процесса. Красивое описание этого процесса сделано в работе []. Когда возникли условия, необходимые для образования реплицирующихся молекул, между ними началась конкуренция за материал для реплицирования. В результате этого отбора выжили те репликаторы, которые стали создавать для себя «машины выживания», то есть организмы. С этих позиций естественный отбор идет на уровне генов, организмы – это только форма существования генов. Но спектр генного состава исходного живого вещества очень важно знать,  так как для появления первых рептилий, имеющих нервную систему, потребовалось 3700 млн. лет эволюции. В этот период, очевидно, произошло основное накопление разнообразия генного состава биосферы, дальнейшая эволюция продолжалась на этом фундаменте.  И с этого момента количество перешло в качество, темп эволюции резко увеличился. После катастрофы конца Пермского периода для расцвета сухопутных рептилий потребовалось всего 70 млн. лет. Для их эволюции до катастрофического исчезновения природа отвела период в 170 млн. лет, то есть примерно столько же, сколько потребовалось теплокровным животным для эволюции до разумной формы материи. Что помешало нейронной системе рептилий развиться до разумных форм? Или отсутствовали внешние условия для развития в этом направлении, или были ограничения, связанные с особенностями анатомии и морфологии их организмов? Существует гипотеза Дейла Рассела о том, что один из видов рептилий – стенонихозавры – развился до разумных форм за 12 млн. лет, но доказать эту увлекательную гипотезу едва ли будет возможно.

С позиций диапазона физических и химических параметров условий существования генов, состав генного материала биологической материи можно разбить на две части. Первая часть имеет примитивные «машины выживания» - вирусы, споры и т.д. - и  сравнительно широкий диапазон параметров существования.  Диапазон же существования второй части биологической материи, имеющий сложные «машины выживания» генов, по физическим параметрам - температуре, химическому составу окружающей среды, уровням радиационного фона, другим - в настоящее время довольно узок. Но геном человека на 50% совпадает с геномом мухи дрозофилы и на 99% с геномом шимпанзе. То есть, дело не в составе генома, а в функциях генов. Практически все организмы основной части биосферы взаимозависимы, являются элементами, верхними звеньями биоценоза, что делает ситуацию еще более неустойчивой. Накопление энергии химических связей на «материнском» уровне косной материи создает потенциальную опасность «быстрого» ее высвобождения, например, в результате геологических процессов, что повлечёт за собой катастрофические изменения условий существования и, как следствие, гибель основной части биологической материи. Таковы следствия роста энтропии на этом уровне организации материи.

Самая сложная для рассмотрения часть при использованном в этой работе подходе – анализ ситуации с разумной материей. С момента начала осмысленного применения огня, одежды и орудий труда человек радикально включил в свою энергетику элементы косной материи, то есть стал создавать «вторую природу». Это позволило расширить ареал обитания практически на все климатические зоны Земли, выйти на уровни использования разных видов энергии в сравнительно больших масштабах. По разным оценкам, опасным для геофизических (климатических и т.д.) процессов является уровень использования 0,1% – 0,01% обменной энергии Солнце – Земля, это при безотходном ее использовании. Реально же «сброс» избыточной энергии на уровень биологической материи происходит в виде нарушения условий существования и прямое утилитарное использование элементов уровня, что приводит к уменьшению количества  видов флоры и фауны. На уровень косной материи избыточная энергия поступает в основном в виде накопления технолитов, то есть инертных элементов неестественного для нормальных условий состава, аккумулирования энергии в виде энергетически ёмких химических веществ и ядерной энергии в виде элементов ядерной энергетики и ядерного оружия. Масса технолитов и твердых отходов составила к концу ХХ века ~8х10¹⁸ г., то есть сравнялась с массой биологической материи. Химической и ядерной энергии накоплено столько, что высвобождение даже небольшой ее части может привести к необратимым изменениям среды существования биологической и разумной материи. Кроме того, технологическая деятельность приводит к сравнительно медленному изменению некоторых малых параметров, возможно, увеличению концентрации СО₂ и фреонов в атмосфере, что может привести к изменению теплового и радиационного баланса и, соответственно, климатических условий.   Все это создает понятные потенциальные угрозы существованию высших форм биологической и разумной материи.

В настоящее время промышленность человечества функционирует в основном на невозобновляемых ресурсах. По оценкам участников Римского Клуба, а также Тимофеева-Ресовского и Н.Н.Моисеева при современном уровне технологического развития и умеренном потреблении на возобновляемых ресурсах на Земле может существовать 0,5 - 1 миллиард человек. В этих условиях под «устойчивым развитием» надо понимать переход к состоянию динамического равновесия между деятельностью человека и природными процессами (экологический императив), то есть одновременное развитие технологий, сберегающих невозобновляемые ресурсы, и выравнивание уровня потребления между популяциями. Такое состояние и будет являться состоянием ноосферной цивилизованности. Для того чтобы человечество стало на этот путь развития, требуется понимание ситуации всеми популяциями, согласование действий для движения (прогресса) в нужном направлении (нравственный императив). Определения экологического и нравственного императивов даны в работах Н.Н.Моисеева [].

Никакое рассмотрение экосистемы Земли нельзя считать полным без анализа динамики изменения генного состава ее биосферы. Как говорилось выше, разнообразие генного состава формировалось в течение 3700 миллионов лет. С возникновением «машин выживания генов» как результата борьбы репликаторов за ресурсы для «потомства», или еще раньше, возникновение новых типов генов замедлилось или совсем прекратилось, так как изменились параметры среды, физические условия []. По одной из гипотез, прообразом биологических организмов были оболочки, цитоплазма и клеточная мембрана, возникшие одновременно с  репликаторами - фены. Далее в процессе биологической эволюции конкуренция шла на базе вариаций функций генов при формировании фена, состав генов пополнялся новыми комбинациями, скажем так, «не очень сильно». Интереснейший и плохо исследованный вопрос – о процессе и механизмах фиксации функций генов, формировании фенотипа. Особенно интересным этот вопрос становится при исследовании формирования поведенческих функций организмов и его первого этапа - возникновения безусловного рефлекса, зафиксированного в нейронной сети и передаваемого по наследству. Процесс можно назвать «филогенетическим запоминанием», так как он прямо связан с механизмами образования и развития видов.  

Эти вопросы чрезвычайно сложны для исследования, так как формирование структур происходило в течение больших интервалов времени. В различные моменты этого времени параметры среды – температура, состав, электрическая активность, состав и интенсивность космического излучения и т.д. – менялись в определенной последовательности. Отсюда – сложности моделирования процесса. Почему мы останавливаемся на этих вопросах? Дело в том, что, возможно, деградация высших форм биологической материи заложена генетически, в соотношениях и динамике некоторых малых параметров, сформировавшихся при эволюции ее низших форм. То есть, как уже было сказано, помимо внешних угроз существует опасность естественной, определяемой термодинамикой, деградации генофонда. Хотя все «внешние» причины деградации также можно считать естественными, термодинамически предопределенными с соответствующими вероятностями.

Около 20 лет назад известный палеобиолог из Чикагского университета Дж. Джоном Сепкоски-младший (J. John Sepkoski Jr.) составил очень подробный каталог морских ископаемых организмов с датировками и подсчетом их численности во времени. Он показал, что их численность колеблется с периодом около 26 млн. лет. Ричард Мюллер (Richard Muller) и Роберт Роде (Robert Rohde) опубликовали в журнале Nature статью, в которой на основе тех же данных показали, что цикл 62 млн. лет проявляется несравненно более четко, они также отметили признаки наличия циклов с периодичностью около 140 млн. лет. На рисунке из этой работы приведена кривая зависимости количества морских ископаемых животных от времени.

  Причины такой динамики развития биологической материи пока однозначно не выяснены. Любое структурирование в природе идет через цепочку кризисов и катастроф. Можно сказать, что, с одной стороны, моменты катастроф – это моменты обновления биологических структур, освобождения от элементов, термодинамический цикл которых закончен, и включение соревнования сохранившихся элементов за адаптацию к новым условиям.  Расчистка места для новой жизни. Но, с другой стороны, нужно еще раз обратить внимание на то, что основной запас генного материала был сгенерирован в предыдущие 3,5 миллиарда лет. В обсуждаемый период шла его трансформация за счет отбора организмов как «машин выживания» генов. Не происходит ли в этом процессе обеднения генного состава как основы эволюции живой материи?

В большинстве работ как причина рассматриваемых катастроф указываются космические факторы, в частности, метеоритные или астероидные бомбардировки. Вторая чаще всего фигурирующая причина - высокая тектоническая, то есть вулканическая активность Земли. Еще одна возможная причина этого явления – эволюция внутренних параметров экосистемы Земли. Эти параметры по пока неизвестным нам механизмам связаны с активностью процессов в недрах Солнца, которые влияют также на его светимость. Периодичность изменения температурных условий на Земле может регламентироваться колебательным процессом интенсивности ядерных реакций в недрах Солнца (гипотеза Фаулера, высказанная им в конце 1972 г. и развитая потом Эзером и Камероном). По их расчетам, средняя температура поверхности Земли в разных фазах колебательного процесса Солнечной активности может отличаться на 10 – 15 градусов. Длительность периода колебаний совпадает с длительностью и частотой ледниковых периодов – около 200-300 миллионов лет. Оледенение всегда было глобальным, а это говорит о том, что его причиной может быть только внешнее воздействие, какой-то космический фактор. Есть предположение, что мы живем в короткий, длительностью около 15 000 лет, межледниковый период. Последний аналогичный период по геофизическим данным был около 100 000 лет назад, при этом его начало и конец формировались очень быстро, в течение нескольких лет.

Обсудим  результаты исследований механизмов катастроф по наиболее вероятному второму сценарию. В связи с тем, что такого рода катастрофы тесно связаны с тектонической активностью Земли, интересно посмотреть наличие корреляций с ее геофизической историей.

 

 

  Цифры, полученные в результате первых определений абсолютного возраста пород, позволили английскому геологу А. Холмсу в 1938 предложить первую геохронологическую шкалу фанерозоя. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась. В табл. 1 она воспроизводится на основании новейших данных (Г. Д. Афанасьев, 1968).

  Табл. 1. — Геохронологическая шкала фанерозоя

Группа (эра)	Система (период)	Начало, млн. лет назад	Продолжи- тельность, млн. лет
Кайнозойская (продолжительность 67 млн. лет)	Антропогеновая (четвертичная)	1,5*	1,5*
	Неогеновая	25	23,5
	Палеогеновая	67	42
Мезозойская (продолжительность  163 млн. лет)	Меловая	137	70
	Юрская	195	58
	Триасовая	230	35
Палеозойская (продолжительность 340 млн. лет)	Пермская	285	55
	Каменноугольная	350	75-65
	Девонская	410	60
	Силурийская	440	30
	Ордовикская	500	60
	Кембрийская	570	70

*По разным данным, от 600 тыс. до 3,5 млн. лет.

 

Геолог П.Олсен (Р.Olsen; Обсерватория по изучению Земли им.Ламонта и Доэрти при Колумбийском университете, Палисейдс, штат Нью- Йорк, [Geology. 2000. V.28. N8. P.675 (США)]) указывает на собранные в последние годы многочисленные и надежные данные, которые четко датируют три самых крупных эпизода гибели животного и растительного мира: на границе мелового и третичного периодов (65 млн лет назад), триас-юрская трагедия (200 млн лет назад) и пермско-триасовая катастрофа (251 млн лет назад). Эти события совпадают по времени с тремя крупнейшими излияниями вулканических базальтов: именно тогда возникли знаменитые деканские траппы (базальтовые "лестницы" на п-ове Индостан), Центрально-Атлантическая магматическая провинция на северо-востоке Южной Америки и сибирские траппы. А глубоководный "вселенский замор", случившийся 55 млн лет назад и определивший поворотный пункт в развитии млекопитающих, которые "одержали верх" над пресмыкающимися, совпадает с эпохой, когда геологические катаклизмы привели к отрыву Гренландии от Европы. Интерес специалистов привлекла и недавняя работа геолога С.Хесселбо (S.Hesselbo; Оксфордский университет): он получил доказательства, что около 183 млн лет назад в океан и земную атмосферу внезапно поступили гигантские массы метана. Скорее всего ранее метан находился в виде ледяных газогидратов под поверхностью морского дна. Когда же температура и глубина океана изменились, газ вырвался наружу, внеся свой вклад в изменение природной среды всего за 1 млн лет. Аналогичные массовые выбросы метана обнаруживали и другие специалисты, относя их к трем периодам - границе между палеоценом и эоценом (55 млн лет назад), сеноманско-туронскому времени (90 млн лет назад) и к 120 млн лет назад, когда отмечены массовые излияния базальтов на морском дне. Американский геолог Грегори Рискин из Северо-западного университета штата Иллинойс опубликовал в журнале «Nature» расчеты сценария Пермской катастрофы, в основе которого был взят удар небольшого метеорита, вызвавший выброс массы метана с последующим воспламенением, в результате чего взорвалась гигантская метановая бомба с мощностью, эквивалентной 10⁵ мегатонн тротила. Гипотеза подтверждается геофизическими данными о резком скачке концентрации СО₂ в атмосфере Земли именно в этот период.

По последним оценкам, мировые запасы гидрата метана составляют примерно 8,5х10¹⁶ кубических метров, то есть, по крайней мере, вдвое больше совокупных запасов нефти и газа. Но он трудно досягаем, так как находится в замороженном виде при высоком давлении и низкой температуре, при этом кристаллическая структура метана окружена молекулами воды, выполняющей функцию закрепителя. Основные запасы находятся на дне Мирового океана. Так что потенциальная опасность «метановой катастрофы» с повестки дня не снимается.

183 миллиона лет назад, в эпоху юры (в геологии его относят к тоарскому ярусу), по данным  палеоокеанографа Х.Дженкинса (Н.Jenkyns; Оксфордский университет, Великобритания) придонные морские воды повсеместно почти полностью лишились растворенного в них кислорода [Geology. 2000. V.28. N8. P.675 (США)]. Об этом свидетельствуют двухметровые слои богатых органикой темных осадочных пород, встречаемые во многих местах, но особенно заметные в Антарктиде. Аноксия (отсутствие кислорода) действительно могла привести к массовому замору тех разнообразных существ, чьи останки и обнаружены в породах тоарского яруса. По уточненным данным геохронолога Й.Пальфи (J.Palfy; Венгерский музей естественной истории, Будапешт) и палеонтолога П.Смит (Р.Smith; Университет Британской Колумбии, Ванкувер, Канада) время этих событий отстоит от нас на  183.6 млн. лет (±1 млн.). В это время на Земле отмечено бурное усиление вулканической активности. По всему суперконтиненту Пангеи (а он включал тогда Южную Африку и Антарктиду, еще не отделившихся друг от друга) внезапно пробудились десятки вулканов, датирование этих событий геофизическими методами произведено достаточно точно. Сценарий событий здесь мог быть примерно таким. Выброшенные вулканами миллионы кубических километров темной базальтовой лавы (ее застывшие поля и сегодня можно видеть на каменистых плоскогорьях Карру в Южной Африке) наполнили атмосферу парниковыми газами. Химический состав вод Мирового океана с попаданием в них гигантского количества вулканического пепла тоже изменился. Аналогичный эффект в Мировом океане мог дать массовый выброс метана. Так или иначе, но стабильность системы океан-атмосфера была нарушена. Приспособиться к жизни в новых условиях смогли лишь немногие организмы.

Можно констатировать, что при высокой тектонической активности возникают катастрофические воздействия трех основных типов: непосредственное разрушительное воздействие в месте катаклизма; выброс парниковых газов – СО₂, SO₂ и других; выброс пепла, который потоками разогретого воздуха может быть поднят а стратосферу и экранировать излучение Солнца. Во втором случае возникает «парниковый эффект», повышение температуры поверхности Земли, атмосферы и вод Мирового океана. В третьем случае – явление «ядерной зимы». Подробнее механизмы дальнейших процессов и некоторые возникающие эффекты рассмотрим ниже, в последующих главах.

Как показывают данные геофизических исследований, в период между 750 и 440 миллионами лет назад на Земле была эпоха великих оледенений, по своим масштабам значительно превосходивших последний ледниковый период. Валунные отложения этого периода достигают мощности 800 метров, оледенение достигало экваториальных областей. Наблюдались колоссальные температурные перепады, а в период около 680 миллионов лет назад, в Варангскую эпоху, сплошной двухкилометровый слой льда покрывал почти всю поверхность планеты. Около 440 миллионов лет назад, на рубеже ордовикского и силурийского периодов, произошла радикальная смена состава биоты, за 50 миллионов лет появилось и развилось множество новых видов. В масштабах геологического времени похолодания и потепления происходили за очень короткий период, например, основные температурные трансформации Пермской катастрофы произошли всего за 50 тысяч лет. Причиной катастрофы на границе мелового и третичного периодов (примерно 65-66 млн. лет назад) большинство палеонтологов считают падение метеорита в Мексике, на полуострове Юкотан, вызвавшее возникновение «ядерной зимы».

В заключение этого раздела отвлечемся ненадолго, чтобы прокомментировать экзотическую, но не лишенную остроумия гипотезу, изложенную в книгах: Вотяков А.А., Вотяков А.А. - «Грядущая катастрофа. Основы теоретической географии». – М.: София, 1998. Вотяков А.А. – «Теоретическая география - 3: карты плоской земли». – М.: София, 263 стр. 2002. Основоположником теоретической географии является немецкий метеоролог А. Вегенер, разработавший теорию дрейфа континентов и изложивший ее в книге «Происхождение материков и океанов». На этой основе геофизиками разрабатывается идея о суперконтиненте Пангее, хотя первоначально идеи А. Вегенера были восприняты профессионалами весьма настороженно. 

В основе гипотезы А.А. Вотякова лежат следующие предположения. Литосфера Земли как целое покоится на жидком расплавленном ядре и может на нем достаточно свободно «плавать». Положение литосферы стабилизируется тем, что Земля слегка асферична, представляет собой эллипсоид вращения, и, как у любого вращающегося тела, ось вращения расположена так, чтобы момент вращения был максимален. Но распределение массы литосферы может меняться, например, при изменении массы льда, в основном в настоящее время это может произойти в Гренландии и Антарктиде. Если масса льда в Гренландии превысит определенную величину, то она начнет смещаться к экватору, увлекая за собой литосферу как целое, пока за время порядка одного года не расположится вблизи экватора в положении максимального момента вращения Земли. Процесс сопровождается тектонической активностью в зонах «нового экватора», так как там располагается место максимальных инерционных сил. Доказательства периодической смены положения экватора выглядят достаточно убедительно. Они основаны на положении и временах зарождения поясов тектонических разломов, то есть горных цепей, на палеонтологических данных временных срезов климатических  условий в различных зонах и некоторых других геофизических данных. По этим данным, последнее событие такого рода произошло около 9 300 лет тому назад и приурочивается ко времени Библейского Всемирного потопа. В предшествующий период такие события происходили с периодом от 17 000 лет до периода всего 5 500 лет. Гипотеза А.А. Вотякова позволяет по новому построить механизм спрединга, процесса, вызывающего расширение морского дна, «разбегание» материков. Измеренная скорость движения материковых плит невелика, около 3 сантиметров в год. Конвективными течениями жидкого ядра объяснить это явление трудно. В рамках описываемой гипотезы это движение определяется наличием «скручивающей» силы, возникающей из-за асимметрии масс литосферы. Достоверность этой гипотезы трудно доказать, так как сложно сделать достаточно точные оценки асимметрии масс литосферы, да и лежащая в ее основе модель строения Земли и ее литосферы дискуссионна, не является общепринятой.