Происхождение. Как Земля создала нас: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Движущие силы эволюции

Около 30 миллионов лет назад под земной корой на северо-западе Африки вздыбилась раскаленная мантия (образовался так называемый мантийный плюм). Горные породы вытолкнуло наверх примерно на километр[9] наподобие огромного прыща. Покров континентальной коры на этом куполе растягивался, истончался и в конце концов начал лопаться прямо посередине выпуклости, образовав череду разломов. Восточно-Африканский рифт рассек возвышенность примерно с юга на север с восточным ответвлением, которое проходит там, где теперь располагаются Эфиопия, Кения, Танзания и Мали, и западным, которое рассекает Конго и затем продолжается вдоль границы с Танзанией.

Этот процесс нарушения сплошности земной поверхности шел интенсивнее в северном направлении; там кора оказалась разломана насквозь, и в длинную рану сочилась магма, отчего возникла новая, базальтовая кора. Потом эта глубокая расщелина заполнилась водой и образовалось Красное море, а другой разлом стал Аденским заливом. Разломы, тянувшиеся по морскому дну, отломили кусок от полуострова Сомали, и образовалась новая тектоническая плита – Аравийская. Место, где в виде буквы Y сходятся Африканский рифт, Аденский залив и Красное море, называется «тройное сочленение», и в самом его центре лежит низменный Афарский треугольник, который охватывает Северо-Восточную Эфиопию, Джибути и Эритрею[10]. К этому важному региону мы еще вернемся.

Восточно-Африканский рифт тянется на тысячи километров от Эфиопии до Мозамбика. Поскольку выпуклость из-за мантийного плюма продолжает расти, рифт постепенно расширяется. Эта «тектоника растяжения» заставляет целые скальные плиты трескаться и образовывать разрывы, причем обломки выталкивает вверх, создавая крутые склоны, а те, что проваливаются в разлом, образуют дно долины. Этот процесс, шедший в период от 5,5 до 3,7 миллиона лет назад, создал нынешний ландшафт рифта: широкая глубокая долина в полумиле над уровнем моря, по обе стороны окаймленная горными кряжами[11].

В результате выпячивания коры и образования высоких кряжей по сторонам рифта почти вся Восточная Африка лишилась дождей. Влажный воздух с Индийского океана вынужден подниматься выше, где он охлаждается, конденсируется и выпадает дождем у побережья. Из-за этого в глубине континента климат становится засушливее: это явление называется областью дождевой тени[12]. Одновременно высокий рифт блокирует и влажный воздух из центральноафриканских тропических лесов, не позволяя ему двигаться на восток[13].

Итогом всех этих тектонических процессов – возникновения Гималаев, перекрытия Индонезийского морского пути, а в особенности – возникновение высоких гребней по краям Африканского рифта – было иссушение Восточной Африки. А формирование рифта изменило не только климат, но и ландшафт и в процессе преобразило экосистемы этого региона. Восточная Африка в результате этих катаклизмов из плоской однородной земли, утопающей в тропических лесах, превратилась в труднопроходимый гористый регион с плато и глубокими долинами, а его растительность теперь варьировала от влажного леса до саванны и пустынного скрэба[14].

Хотя огромный рифт начал формироваться около 30 миллионов лет назад, подъем и постепенное высыхание почвы происходило в основном в последние 3–4 миллиона лет[15]. За это время – то есть одновременно с нашей эволюцией – восточноафриканский пейзаж перестал напоминать «Тарзана» и стал больше похож на «Короля Льва»[16]. Именно это длительное постепенное высыхание Восточной Африки, сокращение и дробление лесных массивов и замещение их саванной и стало одним из главных факторов, которые привели к отделению гоминин от крупных обезьян, живущих на деревьях. Расширение сухих травянистых пустошей поспособствовало и распространению крупных травоядных млекопитающих – различных видов копытных наподобие антилоп и зебр, на которых люди впоследствии смогли охотиться.

Однако это был не единственный фактор. В процессе своего тектонического формирования условия окружающей среды в Восточно-Африканской рифтовой долине стали очень разнообразными, в ней близко соседствовали самые разные участки – леса и травянистые пустоши, горные кряжи, крутые обрывы, холмы, плоскогорья и равнины, долины и глубокие пресноводные озера на дне рифта[17]. Это стали называть мозаичной средой, и она обеспечила гомининам широкий ассортимент источников пищи, ресурсов и перспектив[18].

Расширение долины и подъем магмы сопровождались возникновением цепочек действующих вулканов, благодаря чему эта территория оказалась богата отложениями пепла и пемзы. Восточно-Африканская рифтовая долина испещрена вулканами по всей длине, и многие из них возникли в последние несколько миллионов лет. Большинство этих вулканов лежит внутри самой долины, но некоторые из самых крупных и старых высятся на краях, в том числе горы Кения, Элгон и Килиманджаро, высочайшая вершина Африки.

В ходе постоянных извержений вулканы изливали потоки лавы, которые застывали и образовывали каменные гряды, пересекавшие ландшафт. Легконогие гоминины могли перебираться через них, а вместе с крутыми обрывистыми склонами рифта эти гряды служили естественными препятствиями и преградами для животных, на которых наши предки охотились. Первые охотники имели возможность точнее предсказывать и контролировать перемещения добычи, перекрывать пути к отступлению и направлять животных прямо в ловушку, где их и убивали. Эти же особенности местности, вероятно, обеспечивали беззащитным первым людям хоть какое-то убежище от рыскавших по окрестностям хищников[19]. По всей видимости, эти разнообразные труднопроходимые участки создали гомининам идеальную среду для жизни и процветания. Первые люди, которые, как и мы, были относительно хилыми и не обладали ни силой льва, ни скоростью гепарда, приспособились к окружающему ландшафту и научились пользоваться всеми его преимуществами, так что и вулканическая, и тектоническая сложность окружающей среды лишь помогала им охотиться.

Тектоническая и вулканическая деятельность создала и сохранила эти особенности разнообразного динамичного ландшафта на протяжении всей нашей эволюции. В сущности, поскольку Восточно-Африканская рифтовая долина – регион с бурной геологической историей, и ландшафт в ней сильно изменился с тех пор, как здесь поселились первые люди. Поскольку рифт расширялся, области в долине, где когда-то жили гоминины, теперь поднялись и образовали стены рифта: именно сюда переместились из первоначальных мест обитания гоминин и их окаменелые останки, и археологические свидетельства их существования. И этот великий разлом, самый древний и важный регион с тектоникой растяжения в сегодняшнем мире, считают важнейшей движущей силой нашей эволюции.

От деревьев до орудий труда

Первый биологический вид, единодушно причисляемый к гомининам и оставивший достаточно много хороших окаменелостей, – это Ardipithecus ramidus, живший примерно 4,4 миллиона лет назад в лесах вдоль долины реки Аваш в Эфиопии. Этот вид был размерами примерно с современного шимпанзе, имел мозг таких же размеров и зубы, свидетельствующие о всеядности. Окаменелые скелеты указывают, что эти гоминины еще жили на деревьях, а прямохождение было у них развито очень слабо. Около 4 миллионов лет назад появились первые члены рода Australopithecus – «южных обезьян», – которые обладали некоторыми общими чертами с современным человеком, в том числе стройной и грациозной фигурой (однако череп у них сохранял первобытные очертания), и уверенно ходили на двух ногах. В частности, по ископаемым остаткам мы знаем о виде Australopithecus afarensis. Например, мы нашли на удивление полный скелет самки, которая жила в долине реки Аваш 3,2 миллиона лет назад и которая стала известна как Люси[20].

Ростом Люси была всего около 1,1 метра, но позвоночник, таз и кости ног у нее очень напоминали скелет современных людей. Поэтому хотя мозг и у Люси, и у других представителей A. afarensis[21] был небольшой, как у шимпанзе, их скелет ясно указывает на образ жизни, при котором приходится подолгу ходить на двух ногах. Более того, в вулканическом пепле в Танзании, в местности Лаэтоли, сохранилось три набора следов, которым 3,7 миллиона лет. Вероятно, их оставили представители A. afarensis, и эти следы на удивление похожи на те, что оставите на песке вы, если решите прогуляться по пляжу.

Ко времени около 2 миллионов лет назад все виды гоминин рода Australopithecus вымерли, а от них произошел наш род Homo. Первым был Homo habilis (человек умелый), со стройным телом, похожим на первых австралопитеков, и мозгом лишь ненамного крупнее, чем у них[22]. Резкое увеличение размеров тела и мозга, а также переход к радикально другому образу жизни наблюдались лишь с появлением Homo erectus – он возник около 2 миллионов лет назад в Восточной Африке. Ниже черепа скелет H. erectus очень похож на анатомически современного человека: в нем есть и механизмы адаптации к бегу на длинные дистанции, и устройство плеча, позволяющее что-то бросать. Кроме того, считается, что у H. erectus были и другие общие с нами черты, в том числе долгое детство, относительно медленное развитие и сложное общественное поведение.

Вероятно, H. erectus был первым из гоминин, кто начал вести жизнь собирателей-охотников и подчинил себе огонь – научился пользоваться им не только для обогрева, но и, возможно, для приготовления пищи[23]. Не исключено, что они даже перемещались на плотах через большие водоемы[24]. H. erectus уже 1,8 миллиона лет назад расселился по всей Африке, а потом первым из гоминин покинул континент и распространился по Евразии – вероятно, его миграция шла несколькими независимыми волнами[25]. Этот вид просуществовал почти 2 миллиона лет. Между тем анатомически современные люди существуют лишь одну десятую часть этого времени, и на сегодня считайте, что нам повезет, если мы просуществуем еще 10 000 лет, не говоря уже о 2 миллионах.

Примерно 800 000 лет назад H. erectus породил Homo heidelbergensis, из которого 250 000 лет назад развились Homo neanderthalensis (неандертальцы) в Европе и денисовцы в Азии. Первые анатомически современные люди (Homo sapiens) появились в Восточной Африке в период с 300 000 до 200 000 лет назад.

В ходе эволюции человека гоминины все лучше осваивали прямохождение[26], и в их скелетах наметились изменения, позволявшие сохранять вертикальное положение тела и способ передвижения: S-образный прогиб позвоночника, чашевидный таз и более длинные ноги. Волосяной покров на теле почти исчез, не считая черепа. Форма головы также преобразилась: челюсти меньше выступают вперед, подбородок стал более заметен, а черепная коробка приобрела объем и округлость[27]. Увеличение размеров мозга и стало главным различием между родом Australopithecus и нашей ветвью Homo. За 2 миллиона лет эволюции размер мозга у австралопитековых оставался на удивление постоянным – около 450 см3, то есть примерно как у современного шимпанзе. Однако у H. habilis мозг был на треть больше, около 600 см3, а при переходе от H. habilis и H. erectus к H. Heidelbergensis размер мозга удвоился еще раз. Уже 600 000 лет назад мозг у H. heidelbergensis был размером приблизительно как у современного человека и втрое больше, чем у австралопитековых[28].

У гоминин была и еще одна определяющая черта, помимо увеличения размера мозга: мы применяем разум для изготовления орудий труда. Первые распространенные каменные орудия труда, так называемая олдувайская технология, восходит ко времени около 2,6 миллиона лет назад, и ее применяли и более поздние виды Australopithecus, а также H. habilis и H. erectus. Округлые камешки из реки служили для раскалывания костей или орехов на плоском камне-наковальне. Чтобы заострить край, с гальки скалывали слои-отщепы, и таким камнем можно было отрезать или отскабливать мясо убитой добычи или обрабатывать дерево[29].

Переворот в технологии каменного века произошел 1,7 миллиона лет назад, когда H. erectus унаследовал олдувайские орудия и усовершенствовал их, создав ашельскую культуру. Ашельские орудия сделаны более тщательно – с них скалывали кусочки все меньше и меньше, так что получались более симметричные и тонкие ручные топоры грушевидной формы. Такова была общепринятая технология на протяжении практически всей человеческой истории. Следующий прорыв обеспечила мустьерская технология, которую применяли неандертальцы и анатомически современные люди в ледниковый период. Здесь камень (так называемое ядрище) тщательно подготавливали и обстукивали по краю, после чего ловко откалывали последний большой плоский отщеп. Целью был именно этот снятый отщеп: тонкий заостренный обломок служил прекрасным ножом либо шел на наконечник копья или стрелы[30].

Эти каменные инструменты, как и деревянные древки копий, позволили гомининам стать прекрасными грозными охотниками, и для этого им не пришлось отращивать большие зубы или когти на собственном теле, как остальным хищникам. Палки и камни служили нам искусственными зубами и когтями, с их помощью мы охотились ради пропитания или защищались, держась на безопасном расстоянии от добычи и хищников, чтобы свести к минимуму риск травмы.

Перемены формы тела и стиля жизни дополняли друг друга. Люди научились лучше бегать и приобрели сложные когнитивные навыки, что наряду с применением орудий труда и контролем над огнем дало им возможность лучше охотиться и обеспечило рацион с большой долей мяса, необходимый для работы крупного мозга. Это, в свою очередь, позволило нам развить более сложные социальные взаимодействия и наладить кооперацию, создать культуру, научиться решать задачи, а главное, пожалуй, – говорить[31].

Климатический маятник

Многие подобные вехи в нашей эволюции ограничивались Афарским треугольником – той самой впадиной, которая, как мы уже видели, находится прямо на тройном сочленении тектонических плит на северной, более древней оконечности Восточно-Африканской рифтовой долины. Первые ископаемые остатки гоминин – это был Ardipithecus ramidus, – были обнаружены в долине реки Аваш, которая протекает к северо-востоку от Эфиопского плато в сторону Джибути – прямо посередине Афарского треугольника. В долине этой самой реки сохранились останки Люси, которым 3,2 миллиона лет; более того, в честь этого региона получил название весь ее вид – Australopithecus afarensis. А древнейшие известные нам олдувайские орудия обнаружены в эфиопском местонахождении Гона, которое тоже расположено в Афарском треугольнике. Однако колыбелью и питомником эволюции гоминин стала Восточно-Африканская рифтовая долина целиком, на всем своем протяжении.

Постепенная аридизация и рифтовая система с ее мозаикой из разных участков со своими особенностями, в том числе вулканическими горными грядами и сбросовыми уступами, очевидно, стали важнейшим фактором в создании среды для нашей эволюции. Такой сложный тектонический ландшафт, безусловно, подарил бродячим гомининам много интересных перспектив, однако он не в полной мере объясняет, как им удалось стать такими феноменально умными и гибкими. Считают, что ответ на этот вопрос – особая черта тектоники растяжения великой Рифтовой долины и ее связь с колебаниями климата.

Как мы уже видели, в последние 50 миллионов лет или около того в мире в целом становится прохладнее и суше, а тектонический подъем и образование рифтовой долины привели к тому, что в Восточной Африке воцарился крайне засушливый климат и она утратила свой былой лесистый покров. Но в пределах глобальной тенденции к похолоданию и высушиванию климат стал очень нестабильным, и в нем постоянно наблюдались резкие колебания в обе стороны. Как мы подробно разберем в следующей главе, примерно 2,6 миллиона лет назад на Земле началась нынешняя эпоха ледниковых периодов с перемежающимися ледниковыми и межледниковыми фазами, которые определяются ритмическими изменениями земной орбиты и наклона ее оси – так называемыми циклами Миланковича. Восточная Африка находится слишком далеко от полюсов, и ледниковые щиты на нее не «наползали», но это не означает, что эти космические циклы не оказывали на нее сильнейшего воздействия. В частности, периодическое удлинение орбиты Земли вокруг Солнца, отчего ее эллипс становится более продолговатым – это называется долгопериодическими колебаниями эксцентриситета, – привело к тому, что в Восточной Африке бывали периоды крайне переменчивого климата. Во время каждой такой фазы крайней переменчивости климат постоянно колеблется от очень засушливого до относительно влажного в соответствии с более быстрым ритмом цикла прецессии наклонной земной оси, к чему мы еще вернемся[32].

Однако эти космические циклы и вызванные ими колебания климата занимают тысячи и тысячи лет. Если мы хотим понять, как шла эволюция человека, главный вопрос состоит в том, что процессы, особенно сильно повлиявшие на Восточную Африку, например общее иссушающее воздействие тектонического подъема и возникновение рифта в этом регионе или климатические ритмы, в том числе прецессия земной оси, разворачиваются немыслимо медленно по сравнению с продолжительностью жизни животного. Однако разум и, как следствие, необычайная гибкость поведения – это механизмы приспособления, подобные швейцарскому складному ножу: они помогают отдельной особи решать разнообразные задачи, поскольку окружающая среда существенно изменяется на протяжении ее жизни. Изменения среды за значительно более долгое время привело бы к адаптационным изменениям телосложения или физиологии вида на протяжении многих поколений (как, например, приспособились к постоянной жизни в безводной пустыне верблюды). Значит, существовало какое-то мощное эволюционное давление, подталкивавшее гоминин к более разумному и гибкому поведению, а следовательно, был какой-то фактор, который влиял на наших предков на очень кратких промежутках.

В чем же состояла особенность условий в Восточной Африке, которая направила эволюцию гоминин в сторону очень высокого интеллекта – как у нас с вами? Ответ, найденный в последние годы, опять же сводится к уникальной тектонической обстановке в этом регионе. Как мы уже знаем, Восточная Африка выпятилась вверх, поскольку под ней образовался мантийный плюм, который растягивал кору, пока та не растрескалась и не раздвинулась. Поэтому для географии Восточно-Африканской рифтовой долины характерно ровное дно, куда опустились большие обломки коры, и горные кряжи, тянущиеся по обеим сторонам. В частности, в последние 3 миллиона лет на дне долины образовалось множество изолированных бассейнов, которые, когда климатические условия были достаточно влажными, вероятно, заполнялись водой и превращались в озера[33]. Эти глубокие озера играли важную роль, поскольку каждый год в засушливый сезон снабжали гоминин водой надежнее, чем горные ручьи[34]. Однако многие из этих озер были эфемерными – появлялись и исчезали, когда климат менялся.

Система Восточно-Африканской рифтовой долины с крупнейшими озерами и бассейнами озер-усилителей

[9] King (2006).

[10] Stow (2010), Kindle location 740.

[11] Maslin (2014).

[12] Ibid.

[13] Jung (2016).

[14] Maslin (2013); Shubin (2014), p. 179 (Шубин, 2013); Fer (2017).

[15] Cane (2001).

[16] Lieberman (2014), p. 68 (Либерман, 2018).

[17] Chorowicz (2005).

[18] King (1994).

[19] King (2006); Bailey (2011).

[20] По названию песни «Битлз» Lucy in the Sky with Diamonds, которую археологи в 1974 году в честь этой находки включили на полную мощность в своем лагере.

[21] При разговоре о живых организмах родовое название принято сокращать. Поэтому Australopithecus afarensis становится A. afarensis. Например, динозавр Tyrannosaurus rex известен широкой публике как T. rex.

[22] Ibid.

[23] Berna (2012).

[24] Gibbons (1998).

[25] Ermini (2015).

[26] Bramble (2004).

[27] Bradley (2008).

[28] Maslin (2014).

[29] Найденные археологами орудия каменного века изготавливались из разных материалов – кварцита, сланца, вулканического обсидиана и кремня. Эти виды пород состоят в основном из кварца в виде двуокиси кремния. Кварц стал основным материалом для множества революционных изобретений на протяжении всей истории нашего вида: от каменных орудий и стекла до высокочистых кремниевых пластин в современных компьютерных микросхемах. В этом отношении Восточно-Африканская рифтовая долина, на протяжении более 2 миллионов лет служившая центром высоких технологий изготовления каменных орудий труда, заслуживает звания первой Кремниевой долины.

[30] White (2003).

[31] Potts (2013).

[32] Maslin (2007).

[33] Maslin (2007); Trauth (2010).

[34] Maslin (2007).