Почему на земле остался только один вид человека. Сто тысяч лет назад, когда мозг только сформировался, мы жили в невероятно враждебном мире

Сто тысяч лет назад, когда мозг только сформировался, мы жили в невероятно враждебном мире. Нужно было охотиться. Из-за сложных природных условий и бродящих вокруг зверей мы постоянно были начеку: подстерегали добычу и в то же время следили, чтобы не появился хищник. Тогда страшным врагом был леопард. Как мы уже знаем, человеческий мозг эволюционировал, чтобы сохранять энергию на случай угрозы жизни. Женщины обычно ухаживали за детьми, собирали фрукты или семена и охотились на мелких грызунов, однако им тоже приходилось заботиться о безопасности. Мужчины и женщины, лишенные этого запаса энергии, не могли убежать или защититься от внезапной угрозы, и, скорее всего, их съедали. Шансов оставить потомство у них было немного. Попробуйте выполнить следующее упражнение: закройте глаза на полминуты и представьте закат, а затем опишите его. Наверняка вы вообразили себе знакомую картину, увиденную на море, в горах или за городом. Это еще один пример того, что мозг не хочет тратить силы на что-то уже известное. Если он получает команду решить задачу, то, экономя усилия, ищет на освещенных улицах - среди знакомой информации. Мы много раз видели заходящее солнце, и мозг выбирает картину из воспоминаний. Он не станет «зажигать» другие нейроны и воображать другой закат. Быть творческим не так просто, требуются определенные усилия. Необходимо искать связи там, где их на первый взгляд нет, продвигаться по улицам с погашенными или еле мерцающими фонарями-нейронами. Такое путешествие мы совершаем в этой книге. Больше узнавая о мозге, о его эволюции, об ограничениях и о функциях, мы лучше понимаем себя. Великие открытия человечества, как правило, объясняют случайностью, но, как говорил французский химик Луи Пастер, «счастливый случай благоприятствует подготовленному разуму». Вожделенное творческое озарение может произойти у любого, но при правильной подготовке вероятность выше. Около 60 % решений проблем мы не можем логически объяснить. Доскональная проверка состояния машины перед отпуском гарантирует более безопасное путешествие. Почему бы не ознакомиться с мозгом - нашим самым ценным ресурсом и не подготовиться к самому важному путешествию - жизни? Мы и наш мозг Мозг, без сомнения, самая сложная система во вселенной. Благодаря невероятному техническому прогрессу в области его изучения нейронаука для XXI века станет тем же, чем была микробиология для XX, химия - для XIX и физика - для XVIII. Но, хотя за последнее десятилетие мы узнали о мозге больше, чем за всю историю человечества, многое еще предстоит понять. Чем обусловлены индивидуальность, таланты, личность? Любые действия, мечты и поступки берут свое начало в мозге, который призван решать проблемы, связанные с выживанием в постоянно меняющемся мире. И это не более чем часть стратегии вида по передаче генов следующему поколению. Противостоять неблагоприятным условиям и оказаться среди немногих видов, которым посчастливилось уцелеть, можно было двумя способами: стать сильнее или умнее остальных. То есть нарастить мышцы на скелет или добавить нейроны в мозг. Мы пошли по второму пути. И эти нейроны, скопившиеся в префронтальной коре - части мозга, которая сформировалась позднее всего, - отделили нас от братьев-горилл. Исследователь Джуди Делоуч определила исключительно человеческую способность мыслить символами как умение присваивать предметам свойства и значения, которых изначально у них нет. Иначе она называла эту способность «репрезентативным озарением». То есть мы можем изобрести нечто новое, до сих пор не существовавшее. Когда мы с дочерью притворяемся, что сухие ветки под деревьями - это севшие на землю самолеты, мы как никогда человечны. Благодаря умению сочетать символы у нас есть язык, письмо, искусство, математика. Точки и каракули, соединяясь, становятся музыкой или поэзией, круги и квадраты - картинами кубистов. Впрочем, способность находить и мысленно представлять связь между означающим и означаемым не дается от рождения. На то, чтобы развить ее в полной мере, мы тратим почти три года жизни. Поэтому до достижения этого возраста мы мало чем отличаемся от обезьян. Например, девочка двух с половиной лет играет с кукольным домиком и кладет пластмассовую собачку под миниатюрную кровать. Ей говорят: в соседней комнате точно так же спряталась собака. Двухлетний ребенок не поймет, где искать собаку, в то время как трехлетний сразу побежит заглядывать под кровать. Благодаря символическому языку мы можем усвоить огромное количество информации и знаний без необходимости каждый раз проверять все на собственном опыте, что иногда бывает нелегко. Если я упаду в болото, смогу выбраться и поставлю перед ним табличку с надписью «Осторожно - болото!» или с рисунком болота, из которого высовывается рука, то другие не попадут в эту ловушку. Логично, что, единожды заполучив такой инструмент, как мозг, мы его сохранили. В конечном счете мы выжили, потому что умнее других живых существ, и человечность по большей части обусловлена способностью фантазировать. Уже нет сомнений относительно нашего творческого потенциала, однако, как и любое обучение, его развитие займет время. Осмысленное и терпеливое выполнение упражнений из этой книги поможет вам создать больше нейронных связей, что, в свою очередь, приведет к возникновению новых и нестандартных идей. Эволюция мозга «Изучи инструмент. Потом упражняйся, упражняйся, упражняйся. И наконец, когда ты поднимешься на сцену, выбрось все из головы и играй джаз!» - Чарли Паркер Первые млекопитающие, общие предки всех других млекопитающих, жили около 180–200 миллионов лет назад. 30 миллионов лет спустя появились первые птицы. Но проблемы оставались те же, что и у рептилий и рыб: сложная для выживания среда и голодные хищники. Впрочем, мозг млекопитающих и птиц был больше относительно размера тела. Важное отличие в том, что ни рептилии, ни рыбы не ухаживают за своим потомством, некоторые даже его поедают, и в основном ведут одиночный образ жизни. Млекопитающие и птицы, наоборот, воспитывают своих детенышей и в большинстве случаев заводят пару, некоторые - на всю жизнь. Выбор партнера, распределение пищи и уход за детенышами требуют более сложного нейронного процесса, выражаясь языком нейробиологии, то есть белка или попугай более развиты с точки зрения науки, чем ящерица или лосось. Они лучше планируют, общаются, сотрудничают и договариваются. Эти способности необходимы и людям, ставшим родителями. Следующим шагом в эволюции мозга стало появление 80 миллионов лет назад приматов. Обезьяны очень общительны и проводят до четырех часов в день, перебирая шерсть друг другу. Чем большего успеха они добиваются в обществе, тем больше потомства оставляют, а чем сложнее социальные отношения, тем сложнее и структура мозга. На сегодняшний день наиболее точный критерий в определении периода, когда мы стали людьми, - создание орудий. Отправившись в путешествие к истокам, мы выясним, что 2,6 миллиона лет назад наши предки царапали камни и разбивали их. Мы изготовляли каменные топоры размером с ладонь. С тех пор наш мозг увеличился в три раза. Через миллион лет после этого мы использовали все те же каменные топоры, только начали заострять их, ударяя о другие камни. Знаменитый Homo sapiens sapiens формировался как вид 300 000–250 000 лет назад. В этот период развивалась префронтальная кора головного мозга. Затем произошло нечто необыкновенное: 40 тысяч лет назад мы начали разрисовывать камни, делать скульптуры и изготавливать украшения. Почему произошла такая резкая перемена? Большинство ученых видят причину в изменении климата, сказавшемся на выживании видов. Племя наших первых предков из Восточной Африки насчитывало около двух тысяч человек. Сто тысяч лет спустя нас уже 7 миллиардов. Такой рост популяции объясняется в теории тем, что мы не боролись с неблагоприятными климатическими условиями, а приспосабливались к ним. Нам не нужна была постоянная среда обитания, одно-два места, как у других видов. Вместо этого мы заселили всю землю. Те, кто не мог решить проблемы среды обитания или быстро учиться на ошибках, жили недостаточно долго для того, чтобы передать свои гены потомству, как и те, кто не помогал другим членам клана. В результате эволюции мы стали не сильнее, а умнее! И произошло это благодаря изменениям в мозге. Через сто тысяч поколений, с тех пор как мы изобрели каменный топор, в нас укрепились гены, развивающие способности к общению и сотрудничеству. Сегодня результат эволюции проявляется в альтруизме, великодушии, заботе о репутации, праве, правосудии, морали и религии. Все это стало возможным благодаря двум важным особенностям мозга: с одной стороны, базе данных, в которой мы храним знания, как на жестком диске, а с другой - способности спонтанно использовать эту информацию. Подростком я брал уроки саксофона. Вскоре мне захотелось создавать музыку и импровизировать в стиле босановы, как Стэн Гетц. Я и не думал, что для этого нужно было не только ознакомиться с теорией музыки, выучить гаммы и ноты, но и развить глубокое понимание этого музыкального стиля. Я должен был заполнить мой жесткий диск данными и только потом импровизировать - использовать свой творческий потенциал. Джазовые музыканты годами разучивают правила только для того, чтобы их нарушить. Именно эта способность импровизировать на основе знаний помогала выживать в изменчивых условиях. Сегодня, как никогда, мы должны использовать эти исконно человеческие умения, чтобы преуспеть в обществе, на работе, в обучении и в результате наслаждаться более полной жизнью.

В глобальной сети появился интересный сервис (dinosaurpictures.org), позволяющий посмотреть, как выглядела наша планета 100, 200, … 600 миллионов лет назад. Листинг событий, происходящих в истории нашей планеты приведён ниже.

Наше время
. На Земле практически не осталось мест, не испытывающих деятельность человека.

20 миллионов лет назад
Неогеновый период. Млекопитающие и птицы начинают походить на современные виды. В Африке появились первые гоминиды.

35 миллионов лет назад
Средний ярус Плейстоцена в эпоху Чертвертичного периода. В ходе эволюции из небольших и простых форм млекопитающих появились большее сложные и разнообразные виды. Развиваются приматы, китообразные и другие группы живых организмов. Земля остывает, получают распространения лиственные породы деревьев. Первые виды травянистых растений эволюционируют.

50 миллионов лет назад
Начало третичного периода. После того, как астероид уничтожил динозавров, выжившие птицы, млекопитающие и рептилии, эволюционируя, занимают освободившиеся ниши. От наземных млекопитающих ответвляется группа предков китообразных, которая начинает осваивать просторы океанов.

65 миллионов лет назад
Поздний мел. Массовое исчезновение динозавров, морских и летающих рептилий, а также множества морских беспозвоночных и других видов. Учёные придерживаются мнения, что причиной вымирания стало падения астероида в районе настоящего полуострова Юкатан (Мексика).

90 миллионов лет назад
Меловой период. По Земле продолжают разгуливать Трицератопсы и Пахицефалозавры. Первые виды млекопитающих, птиц и насекомых продолжают эволюционировать.

105 миллионов лет назад
Меловой период. По Земле разгуливают Трицератопсы и Пахицефалозавры. Появляются первые виды млекопитающих, птиц и насекомых.

120 миллионов лет назад
Ранний Мел. На земле тепло и влажно, ледовые полярные шапки отсутствуют. В мире доминируют рептилии, первые мелкие млекопитающие ведут полускрытый образ жизни. Цветковые растения эволюционируют и распространяются по всей Земле.

150 миллионов лет назад
Конец Юрского периода. Появились первые ящерицы, эволюционируют примитивные плацентарные млекопитающие. Динозавры доминируют на всей суше. Мировой океан населяют морские рептилии. Птерозавры становятся доминирующими позвоночными в воздухе.

170 миллионов лет назад
Юрский период. Динозавры процветают. Эволюционируют первые млекопитающие и птицы. Жизнь океана отличается разнообразием. Климат на планете очень тёплый и влажный.

200 миллионов лет назад
Поздний Триас. В результате массового вымирания исчезает 76% всех видов живых организмов. Численность популяций выживших видов также сильно снижается. Виды рыб, крокодилов, примитивных млекопитающих, а также птерозавров пострадали в меньшей степени. Появляются первые настоящие динозавры.

220 миллионов лет назад
Средний Триас. Земля восстанавливается после Пермско-Триасового вымирания. Начинают появляться мелкие динозавры. Вместе с первыми летающими беспозвоночными появляются Терапсиды и Архозавры.

240 миллионов лет назад
Ранний Триас. Из-за гибели большого числа видов наземных растений отмечается низкое содержание кислорода в атмосфере планеты. Многие виды кораллов исчезли, пройдёт много миллионов лет прежде чем над поверхностью Земли начнут вздыматься коралловые рифы. Небольшие по размерам предки динозавров, птиц и млекопитающих выживают.

260 миллионов лет назад
Поздняя Пермь. Самое массовое вымирание в истории планеты. Около 90% всех видов живых организмов исчезает с лица Земли. Исчезновение большинства видов растений приводит к голодной смерти большого количества видов травоядных рептилий, а затем и хищных. Насекомые лишаются среды обитания.

280 миллионов лет назад
Пермский период. Массивы суши сливаются вместе и формируют суперконтинет Пангею. Климатические условия ухудшаются: начинают расти полярные шапки и пустыни. Площадь пригодная для произрастания растений резко снижается. Несмотря на это четвероногие рептилии и и амфибии дивергируют. Океаны изобилуют различными видами рыб и беспозвоночных.

300 миллионов лет назад
Поздний Карбон. У растений появляется развитая корневая система, что позволяет им успешно заселять труднодоступные участки суши. Площадь поверхности Земли, занятая растительностью увеличивается. Содержание кислорода в атмосфере планеты также увеличивается. Жизнь начинает активно развиваться под пологом древней растительности. Эволюционирую первые рептилии. Появляется множество разнообразных гигантских насекомых.

340 миллионов лет назад
Карбон (Каменноугольный период). На Земле происходит массовое вымирание морских организмов. У растений появляется более совершенная корневая система, которая позволяет более успешно захватывать новые участки суши. Концентрация кислорода в атмосфере планеты увеличивается. Первые рептилии эволюционируют.

370 миллионов лет назад
Поздний Девон. По мере развития растений, жизнь на суше усложняется. Появляется большое количество видов насекомых. У рыб появляются крепкие плавники, которые в итоге развиваются в конечности. Первые позвоночные выползают на сушу. Океаны изобилуют кораллами, различными видами рыб, включая акул, а также морскими скорпионами и головоногими моллюсками. Начинают появляться первые признаки массового вымирания морских живых организмов.

400 миллионов лет назад
Девон. Растительная жизнь на суше усложняется, ускоряя эволюцию наземных животных организмов. Насекомые дивергируют. Видовое разнообразие Мирового океана увеличивается.

430 миллионов лет назад
Силур. Массовое вымирание стирает с лица планеты половину видового разнообразия морских беспозвоночных. Первые растения начинают осваивать сушу и заселять прибрежную полосу. У растений начинает развиваться проводящая система, которая ускоряет транспорт воды и питательных веществ к тканям. Морская жизнь становится более разнообразной и многочисленной. Некоторые организмы покидают рифы и обосновываются на суше.

450 миллионов лет назад
Поздний Ордовик. Моря изобилуют жизнью, появляются коралловые рифы. Водоросли по-прежнему являются единственными многоклеточными растениями. Сложная жизнь на суше отсутствует. Появляются первые позвоночные, включая бесчелюстных рыб. Появляются первые предвестники массового вымирания морской фауны.

470 миллионов лет назад
Ордовик. Морская жизнь становится более разнообразной, появляются кораллы. Морские водоросли являются единственными многоклеточными растительными организмами. Появляются простейшие позвоночные.

500 миллионов лет назад
Поздний Кембрий. Океан просто кишит жизнью. Этот период бурного эволюционного развития множества форм морских организмов получил название «Кембрийский взрыв».

540 миллионов лет назад
Ранний Кембрий. Массовое вымирание имеет место быть. В ходе эволюционного развития у морских организмов появляются раковины и экзоскелет. Ископаемые останки свидетельствуют о начале «Кембрийского взрыва».

Американские биологи, похоже, выяснили, почему 100-74 тысячи лет тому назад человечество прошло сквозь "бутылочное горлышко" — его численность резко сократилась. Виноваты в этом были бактериальные инфекции, убивающие людей еще во младенчестве. Нашим предкам удалось справиться с ними, лишь потеряв два гена, которые вели "предательскую" деятельность.

Не исключено, что влияние бактерий и вирусов на эволюцию млекопитающих и, в частности, человека тоже значительно. По крайней мере, как считают ученые, они когда-то помогли нам преодолеть так называемое "бутылочное горлышко". Напомню, что так называют ситуацию, при которой по самым разным причинам резко снижается численность популяции и, соответственно, ее генетического разнообразия. Считается, что подобное произошло с людьми около 100-74 тысяч лет тому назад.

Тогда, по оценкам антропологов, численность человеческой популяции, которая уже приближалась к миллиону, вдруг резко сократилась до 10-20 тысяч особей. И, что самое интересное, параллельно вымерли практически все остальные представители рода Homo , кроме неандертальцев, и, возможно, денисовцев. До сих пор не совсем понятно, почему это вдруг произошло, хотя версий было много. Самыми популярными из них являются вымирание крупных копытных, на которых люди охотились, а также последствия извержения супервулкана Тоба на острове Суматра.

Последняя версия, несмотря на то что ее часто излагают на страницах научно-популярных книг, является самой слабо аргументированной. Да, конечно, извержение, случившееся 77,5 тысячи лет тому назад, было мощным — одного пепла вулкан выбросил 800 кубических километров. Тем не менее, антропологи находили следы человеческих стоянок на территории Восточной и Южной Азии и после этого события. То есть даже жившие рядом с вулканом люди вымерли не сразу. А кроме того, сокращение численности рода людского не было резким — оно началось примерно 100 тысяч лет тому назад, то есть задолго до самого извержения. Так что оно могло лишь ускорить вымирание многих человеческих групп, но явно не являлось его причиной.

Что касается гипотезы о том, что эффект "бутылочного горлышка" был связан с вымиранием крупных копытных, на которых охотились люди, то здесь тоже наблюдается некое временное несоответствие. Известно, что за четвертичный период происходило несколько таких вымираний, однако не одно из них не приходилось на указанное время. Да и к тому же, во время предыдущих вымираний крупных копытных никакого сокращения численности людей не наблюдалось — а по идее, должно было, если эти два процесса связаны между собой. Кроме того, данные антропологов показывают, что 100 тысяч лет назад люди все-таки в основном охотились на мелких животных, а нена крупных.

Так почему же численность людей в те далекие времена так сильно сократилась? Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) считают, что причиной этому были эпидемии, вызванные бактериальными инфекциями. Однако, по их данным, уже через несколько десятков тысяч лет люди смогли победить эти болезни — из-за того, что геном наших предков избавился от двух генов-"предателей", которые сотрудничали с вредными микроорганизмами.

Исследователей заинтересовали два иммунных гена — Siglec-13 и Siglec-17. Эти последовательности ДНК помогают иммунитету решить, какие иммунные клетки нужно отправить на борьбу с возбудителем заболевания. Известно, что оба этих гена активны у шимпанзе и горилл, однако у людей они не работают, поскольку Siglec-17 "выключен" в результате мутации, а его коллега под номером 13 вообще вырезан из генома.

После того как ученые синтезировали белки, кодируемые этими генами, они обнаружили интересную вещь — оба белка мешали антителам связываться с антигенами на мембранах стрептококков группы Б (Streptococcus ) и кишечной палочкой К1 (Escherichia coli ). Получается, что если данные белки будут присутствовать в иммунных клетках, то те перестанут распознавать данных бактерий как потенциальную угрозу для организма. А это приводило к катастрофическим последствиям. Дело в том, что вышеупомянутые стрептококки Б и кишечная палочка К1 являются агрессивными микробами, весьма опасными для новорожденных. После попадания их в организм ребенок чаще всего умирает, и спасти его могут лишь современные лекарства, которых 100 тысяч лет назад еще не придумали.

Итак, получается, где-то 400 тысяч лет тому назад представители рода Homo впервые "познакомились" с данными болезнями. (Возможно, это было связано с изменением рациона или среды обитания.) В результате началось резкое снижение численности популяции наших предков, поскольку большая часть их просто погибала во младенчестве. Однако естественный отбор тоже не дремал — согласно данным генетического анализа "предательские" гены Siglec-13 и Siglec-17 начали выключаться в промежутке от 400 до 270 тысяч лет назад, то есть еще до того, как современный человек откололся от ветвей неандертальцев и денисовцев.

Таким образом где-то 270-265 тысяч лет тому назад сформировалась некая популяция, которая состояла из особей, лишенных этих молекулярных "предателей". Тем не менее, инфекция тоже не дремала. Поскольку люди распространялись за пределы Африки, то она путешествовала вместе с ними. В итоге численность всех групп, кроме той, что не имела опасные для здоровья гены, неуклонно снижалась. Наиболее же интенсивное вымирание произошло как раз 100-74 тысяч лет тому назад. Кстати, вполне возможно, что его подстегнуло именно извержение Тоба или сокращение численности животных, которыми люди питались, ведь в стрессовой ситуации любая болезнь становится более опасной.

Тем не менее, даже для той популяции, члены которой заранее избавились от вредных генов, требовалось время для того, чтобы это изменение стало общей нормой. Поэтому не удивительно, что последние следы работы гена Siglec-17 встречаются у некоторых людей. Однако сейчас на планете таковых не имеется. Если вдруг и произойдет обратная мутация, которая "включит" данный участок ДНК при развитии ребенка, то он не доживет и до года.

Одна из кривых, показывающая колебание уровня моря за последние 18 000 лет (так называемая эвстатическая кривая). В 12 тысячелетии до н.э. уровень моря был примерно на 65 м ниже нынешнего, а в 8 тысячелетии до н.э. – уже на неполных 40 м. Подъем уровня происходил быстро, но неравномерно. (По Н. Мёрнеру, 1969)

Резкое падение уровня океана было связано с широким развитием материкового оледенения, когда огромные массы воды оказались изъятыми из океана и сконцентрировались в виде льда в высоких широтах планеты. Отсюда ледники медленно расползались в направлении средних широт в северном полушарии по суше, в южном - по морю в форме ледовых полей, перекрывавших шельф Антарктиды.

Известно, что в плейстоцене, продолжительность которого исчисляется в 1 млн лет, выделяются три фазы оледенения, называемые в Европе миндельской, рисской и вюрмской. Каждая из них длилась от 40-50 тыс. до 100-200 тыс. лет. Они были разделены межледниковыми эпохами, когда климат на Земле заметно теплел, приближаясь к современному. В отдельные эпизоды он становился даже на 2-3° теплее, что приводило к быстрому таянию льдов и освобождению от них огромных пространств на суше и в океане. Подобные резкие изменения климата сопровождались не менее резкими колебаниями уровня океана. В эпохи максимального оледенения он понижался, как уже говорилось, на 90-110 м, а в межледниковья повышался до отметки +10… 4- 20 м к нынешнему.

Плейстоцен - не единственный период, на протяжении которого происходили значительные колебания уровня океана. По существу, ими отмечены почти все геологические эпохи в истории Земли. Уровень океана был одним из самых нестабильных геологических факторов. Причем об этом было известно довольно давно. Ведь представления о трансгрессиях и регрессиях моря разработаны еще в XIX в. Да и как могло быть иначе, если во многих разрезах осадочных пород на платформах и в горно-складчатых областях явно континентальные осадки сменяются морскими и наоборот. О трансгрессии моря судили по появлению остатков морских организмов в породах, а о регрессии - по их исчезновению или появлению углей, солей или красноцветов. Изучая состав фаунистических и флористических комплексов, определяли (и определяют до сих пор), откуда приходило море. Обилие теплолюбивых форм указывало на вторжение вод из низких широт, преобладание бореальных организмов говорило о трансгрессии из высоких широт.

В истории каждого конкретного региона выделялся свой ряд трансгрессий и регрессий моря, так как считалось, что они обусловлены местными тектоническими событиями: вторжение морских вод связывали с опусканиями земной коры, их уход - с ее воздыманием. В применении к платформенным областям континентов на этом основании была даже создана теория колебательных движений: кратоны то опускались, то воздымались в соответствии с каким-то таинственным внутренним механизмом. Причем каждый кратон подчинялся собственному ритму колебательных движений.

Постепенно выяснилось, что трансгрессии и регрессии во многих случаях проявлялись практически одновременно в разных геологических регионах Земли. Однако неточности в палеонтологических датировках тех или иных групп слоев не позволяли ученым прийти к выводу о глобальном характере большинства этих явлений. Это неожиданное для многих геологов заключение было сделано американскими геофизиками П. Вейлом, Р. Митчемом и С. Томпсоном , изучавшими сейсмические разрезы осадочного чехла в пределах континентальных окраин. Сопоставление разрезов из разных регионов, зачастую весьма удаленных один от другого, помогло выявить приуроченность многих несогласий, перерывов, аккумулятивных или эрозионных форм к нескольким временным диапазонам в мезозое и кайнозое. По мысли этих исследователей, они отражали глобальный характер колебаний уровня океана. Кривая таких изменений, построенная П. Вейлом и др., позволяет не только выделить эпохи высокого или низкого его стояния, но и оценить, конечно в первом приближении, их масштабы. Собственно говоря, в этой кривой обобщен опыт работы геологов многих поколений. Действительно, о позднеюрской и позднемеловой трансгрессиях моря или о его отступании на рубеже юры и мела, в олигоцене, позднем миоцене можно узнать из любого учебника по исторической геологии. Новым явилось, пожалуй, то, что теперь эти явления связывались с изменениями уровня океанских вод.

Удивительными оказались масштабы этих изменений. Так, самая значительная морская трансгрессия, затопившая в сеноманское и туронское время большую часть континентов, была, как полагают, обусловлена подъемом уровня океанских вод более чем на 200-300 м выше современного. С самой же значительной регрессией, происшедшей в среднем олигоцене, связано падение этого уровня на 150-180 м ниже современного. Таким образом, суммарная амплитуда таких колебаний составляла в мезозое и кайнозое почти 400-500 м! Чем же были вызваны столь грандиозные колебания? На оледенения их не спишешь, так как на протяжении позднего мезозоя и первой половины кайнозоя климат на нашей планете был исключительно теплым. Впрочем, среднеолигоценовый минимум многие исследователи все же связывают с начавшимся резким похолоданием в высоких широтах и с развитием ледникового панциря Антарктиды. Однако одного этого, пожалуй, было недостаточно для снижения уровня океана сразу на 150 м.

Причиной подобных изменений явились тектонические перестройки, повлекшие за собой глобальное перераспределение водных масс в океане. Сейчас можно предложить лишь более или менее правдоподобные версии для объяснения колебаний его уровня в мезозое и раннем кайнозое. Так, анализируя важнейшие тектонические события, происшедшие на рубеже средней и поздней юры; а также раннего и позднего мела (с которыми связан длительный подъем уровня вод), мы обнаруживаем, что именно эти интервалы были отмечены раскрытием крупных океанических впадин. В поздней юре зародился и быстро расширялся западный рукав океана, Тетис (район Мексиканского залива и Центральной Атлантики), а конец раннемеловой и большая часть позднемеловой эпох ознаменовались раскрытием южной части Атлантики и многих впадин Индийского океана.

Как же заложение и спрединг дна в молодых океанических впадинах могли повлиять на положение уровня вод в океане? Дело в том, что глубина дна в них на первых этапах развития весьма незначительна, не более 1,5-2 тыс. м. Расширение же их площади происходит за счет соответствующего сокращения площади древних океанических водоемов, для которых характерна глубина 5-6 тыс. м, причем в зоне Беньофа поглощаются участки ложа глубоководных абиссальных котловин. Вытесняемая из исчезающих древних котловин вода поднимает общий уровень океана, что фиксируется в наземных разрезах континентов как трансгрессия моря.

Таким образом, распад континентальных мегаблоков должен сопровождаться постепенным повышением уровня океана. Именно это и происходило в мезозое, на протяжении которого уровень поднялся на 200-300 м, а может быть, и более, хотя этот подъем и прерывался эпохами краткосрочных регрессий.

С течением времени дно молодых океанов в процессе остывания новой коры и увеличения ее площади (закон Слейтера-Сорохтина) становилось все более глубоким. Поэтому последующее их раскрытие влияло уже гораздо меньше на положение уровня океанских вод. Однако оно неминуемо должно было привести к сокращению площади древних океанов и даже к полному исчезновению некоторых из них с лица Земли. В геологии это явление получило название «захлопывание» океанов. Оно реализуется в процессе сближения материков и их последующего столкновения. Казалось бы, захлопывание океанических впадин должно вызвать новый подъём уровня вод. На самом же деле происходит обратное. Дело здесь в мощной тектонической активизации, которая охватывает сходящиеся континенты. Горообразовательные процессы в полосе их столкновения сопровождаются общим воздыманием поверхности. В краевых же частях континентов тектоническая активизация проявляется в обрушении блоков шельфа и склона и в их опускании до уровня континентального подножия. По-видимому, эти опускания охватывают и прилегающие участки ложа океанов, в результате чего оно становится значительно более глубоким. Общий уровень океанских вод опускается.

Так как тектоническая активизация - событие одноактное и охватывает небольшой отрезок времени, то и падение уровня происходит значительно быстрее, чем его повышение при спрединге молодой океанической коры. Именно этим можно объяснить тот факт, что трансгрессии моря на континенте развиваются относительно медленно, тогда как регрессии наступают обычно резко.

Карта возможного затопления территории Евразии при различных величинах вероятного подъема уровня океана. Масштабы бедствия (при ожидаемом в течении XXI века повышении уровня моря на 1 м) будут гораздо меньше заметны на карте и почти не скажутся на жизни большинства государств. В увеличении даны районы побережий Северного и Балтийского морей и южного Китая. (Карту можно увеличить!)

А теперь давайте рассмотрим вопрос СРЕДНЕГО УРОВНЯ МОРЯ.

Геодезисты, производящие нивелировку на суше, определяют высоту над «средним уровнем моря». Океанографы, изучающие колебания уровня моря, сравнивают их с отметками на берегу. Но, увы, уровень моря даже «средний многолетний» — величина далеко не постоянная и к тому же не везде одинаковая, а морские берега в одних местах поднимаются, в других опускаются.

Примером современного опускания суши могут служить берега Дании и Голландии. В 1696 г. в датском г. Аггере в 650 м от берега стояла церковь. В 1858 г. остатки этой церкви окончательно поглотило море. Море за это время наступало на сушу с горизонтальной скоростью 4,5 м в год. Сейчас на западном побережье Дании завершается возведение плотины, которая должна преградить дальнейшее наступление моря.

Такой же опасности подвергаются низменные берега Голландии. Героические страницы истории нидерландского народа — это не только борьба за освобождение от испанского владычества, но и не менее героическая борьба с наступающим морем. Строго говоря, здесь не столько наступает море, сколько отступает перед ним опускающаяся суша. Это видно хотя бы из того, что средний уровень полных вод на о. Нордштранд в Северном море с 1362 по 1962 г. поднялся на 1,8 м. Первый репер (отметка высоты над уровнем моря) был сделан в Голландии на большом, специально установленном камне в 1682 г. Начиная с XVII и до середины XX в., опускание почвы на побережье Голландии происходило в среднем со скоростью 0,47 см в год. Сейчас голландцы не только обороняют страну от наступления моря, но и отвоевывают землю от моря, строя грандиозные плотины.

Есть, однако, такие места, где суша поднимается над морем. Так называемый Фенно-скандинавский щит после освобождения от тяжелых льдов ледникового периода продолжает подниматься и в наше время. Берег Скандинавского полуострова в Ботническом заливе поднимается со скоростью 1,2 см в год.

Известны также попеременные опускания и подъемы прибрежной суши. Например, берега Средиземного моря опускались и поднимались местами на несколько метров даже в историческое время. Об этом говорят колонны храма Сераписа близ Неаполя; морские пластинчатожаберные моллюски (Pholas) проточили в них ходы до высоты человеческого роста. Это значит, что со времени постройки храма в I в. н. э. суша опускалась настолько, что часть колонн была погружена в море и, вероятно, долгое время, так как иначе моллюски не успели бы проделать такую большую работу. Позднее храм со своими колоннами снова вышел из волн моря. По данным 120 наблюдательных станций, за 60 лет уровень всего Средиземного моря поднялся на 9 см.

Альпинисты говорят: «Мы штурмовали пик высотой над уровнем моря столько-то метров». Не только геодезисты, альпинисты, но и люди, совсем не связанные с подобными измерениями, привыкли к понятию высоты над уровнем моря. Она им представляется незыблемой. Но, увы, это далеко не так. Уровень океана непрерывно меняется. Его колеблют приливы, вызванные астрономическими причинами, ветровые волны, возбуждаемые ветром, и изменчивые, как сам ветер, ветровые наганы и сгоны воды у берегов, изменения атмосферного давления, отклоняющая сила вращения Земли, наконец, прогрев и охлаждение океанской воды. Кроме того, по исследованиям советских ученых И. В. Максимова, Н. Р. Смирнова и Г. Г. Хизанашвили, уровень океана изменяется вследствие эпизодических изменений скорости вращения Земли и перемещения оси ее вращения.

Если нагреть на 10° только верхние 100 м океанской воды, уровень океана поднимется на 1 см. Нагрев на 1° всей толщи океанской воды поднимает его уровень на 60 см. Таким образом, вследствие летнего прогрева и зимнего охлаждения уровень океана в средних и высоких широтах подвержен заметным сезонным колебаниям. По наблюдениям японского ученого Миязаки, средний уровень моря у западного берега Японии поднимается летом и понижается зимой и весной. Амплитуда его годовых колебаний — от 20 до 40 см. Уровень Атлантического океана в северном полушарии начинает повышаться летом и достигает максимума к зиме, в южном полушарии наблюдается обратный его ход.

Советский океанограф А. И. Дуванин различал два типа колебаний уровня Мирового океана: зональный, как следствие переноса теплых вод от экватора к полюсам, и муссонный, как результат продолжительных сгонов и нагонов, возбуждаемых муссонными ветрами, которые дуют с моря на сушу летом и в обратном направлении зимой.

Заметный наклон уровня океана наблюдается в зонах, охваченных океанскими течениями. Он образуется как в направлении течения, так и поперек его. Поперечный наклон на дистанции 100-200 миль достигает 10-15 см и меняется вместе с изменениями скорости течения. Причина поперечного наклона поверхности течения — отклоняющая сила вращения Земли.

Море заметно реагирует и на изменение атмосферного давления. В таких случаях оно действует как «перевернутый барометр»: больше давление — ниже уровень моря, меньше давление — уровень моря выше. Один миллиметр барометрического давления (точнее — один миллибар) соответствует одному сантиметру высоты уровня моря.

Изменения атмосферного давления могут быть кратковременными и сезонными. По исследованиям финского океанолога Е. Лисицыной и американского — Дж. Патулло, колебания уровня, вызванные переменами атмосферного давления, носят изостатический характер. Это значит, что суммарное давление воздуха и воды на дно в данном участке моря стремится оставаться постоянным. Нагретый и разреженный воздух вызывает подъем уровня, холодный и плотный — понижение.

Случается, что геодезисты ведут нивелировку вдоль берега моря или по суше от одного моря к другому. Придя в конечный пункт, они обнаруживают неувязку и начинают искать ошибку. Но напрасно они ломают голову — ошибки может и не быть. Причина неувязки в том, что уровенная поверхность моря далека от эквипотенциальной. Например, под действием преобладающих ветров между центральной частью Балтийского моря и Ботническим заливом средняя разница в уровне, по данным Е. Лисицыной,- около 30 см. Между северной и южной частью Ботнического залива на дистанции 65 км уровень изменяется на 9,5 см. Между сторонами Ламанша разница в уровне — 8 см (Криз и Картрайт). Уклон поверхности моря от Ламанша до Балтики, по подсчетам Боудена,- 35 см. Уровень Тихого океана и Карибского моря по концам Панамского канала, длина которого всего 80 км, разнится на 18 см. Вообще уровень Тихого океана всегда несколько выше уровня Атлантического. Даже, если продвигаться вдоль атлантического побережья Северной Америки с юга на север, обнаруживается постепенный подъем уровня на 35 см.

Не останавливаясь на значительных колебаниях уровня Мирового океана, происходивших в минувшие геологические периоды, мы лишь отметим, что постепенное повышение уровня океана, которое наблюдалось на протяжении XX в., равняется в среднем 1,2 мм в год. Вызвано оно, видимо, общим потеплением климата нашей планеты и постепенным освобождением значительных масс воды, скованных до этого времени ледниками.

Итак, ни океанологи не могут полагаться на отметки геодезистов на суше, ни геодезисты — на показания мареографов, установленных у берегов в море. Уровенная поверхность океана далека от идеальной эквипотенциальной поверхности. К точному ее определению можно прийти путем совместных усилий геодезистов и океанологов, да и то не ранее того, как будет накоплен по крайней мере столетний материал одновременных наблюдений за вертикальными движениями земной коры и колебаниями уровня моря в сотнях, даже тысячах пунктов. А пока «среднего уровня» океана нет! Или, что одно и то же, их много — в каждом пункте берега свой!

Философов и географов седой древности, которым приходилось пользоваться лишь умозрительными методами решения геофизических проблем, тоже весьма интересовала проблема уровня океана, хотя и в другом аспекте. Наиболее конкретные высказывания на этот счет мы находим у Плиния Старшего, который, между прочим, незадолго до своей гибели при наблюдении извержения Везувия, довольно самонадеянно писал: «В океане в настоящее время нет ничего такого, чего мы не могли бы объяснить». Так вот, если отбросить споры латинистов о правильности перевода некоторых рассуждений Плиния об океане, можно сказать, что он рассматривал его с двух точек зрения — океан на плоской Земле и океан на сферической Земле. Если Земля круглая, рассуждал Плиний, то почему воды океана на обратной ее стороне не стекают в пустоту; а если она плоская, то по какой причине океанские воды не заливают сушу, если каждому стоящему на берегу совершенно ясно видна горообразная выпуклость океана, за которой на горизонте скрываются корабли. В обоих случаях он объяснял это так; вода всегда стремится к центру суши, который расположен где-то ниже ее поверхности.

Проблема уровня океана казалась неразрешимой два тысячелетия назад и, как мы видим, остается неразрешенной до наших дней. Впрочем, не исключена возможность, что особенности уровенной поверхности океана будут определены в недалеком будущем путем геофизических измерений, произведенных с помощью искусственных спутников Земли.

Гравитационная карту Земли, составленная спутником GOCE.
Сегодняшние дни …

Океанологи повторно изучили уже известные данные по росту уровня моря за последние 125 лет и пришли к неожиданному выводу - если на протяжении практически всего 20 века он поднимался заметно медленнее, чем мы считали ранее, то в последние 25 лет он рос очень быстрыми темпами, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Группа исследователей пришла к таким выводам после анализа данных по колебаниям уровней морей и океанов Земли во время приливов и отливов, которые собираются в разных уголках планеты при помощи специальных приборов-мареографов на протяжении века. Данные с этих приборов, как отмечают ученые, традиционно используются для оценки роста уровня моря, однако эти сведения не всегда являются абсолютно точными и часто содержат в себе большие временные пробелы.

«Эти усредненные значения не соответствуют тому, как на самом деле растет море. Мареографы обычно расположены вдоль берегов. Из-за чего большие области океана невключаются в эти оценки, и если они туда входят, то они обычно содержат в себе большие «дырки», - приводятся в статье слова Карлинга Хэя (Carling Hay) из Гарвардского университета (США).

Как добавляет другой автор статьи, гарвардский океанолог Эрик Морроу (Eric Morrow), до начала 1950-х годов человечество не вело систематических наблюдений за уровнем моря на глобальном уровне, из-за чего у нас почти нет достоверных сведений о том, как быстро рос мировой океан в первой половине 20 века.