См. «Принципы геологии», издание 1840 г., глава vii.
Достаточность этой теории Лайеля для объяснения фактов, насколько это касается растений, может, я думаю, быть выведена из хода изотермических линий в настоящее время. Южный конец Гренландии находится на широте Христиании в Норвегии, с одной стороны, и Форт-Лиарда в регионе Пис-Ривер, с другой; и в то время как Гренландия покрыта льдом и снегом, пшеница и другие зерновые, а также обычные деревья умеренного климата растут в последних местах. Очевидно, поэтому, что только исключительно неблагоприятные обстоятельства мешают области Гренландии все еще обладать умеренной флорой, и эти неблагоприятные обстоятельства, возможно, сказываются даже на местностях, с которыми мы ее сравнивали. Далее, устье реки Маккензи находится на той же широте, что и Диско, вблизи которого находятся некоторые из самых знаменитых местонахождений ископаемых меловых и третичных растений. Тем не менее, устье реки Маккензи пользуется гораздо более благоприятным климатом и имеет гораздо более обильную флору, чем Диско. Если бы северная Гренландия была погружена, и низкая суша, достигающая юга, заканчивалась у Диско, и если бы по какой-либо причине либо холодные течения Баффинова залива были остановлены, либо дополнительная теплая вода была выброшена в Северную Атлантику Гольфстримом, нет ничего, что могло бы помешать средней температуре 45° по Фаренгейту преобладать в Диско; и оценка, обычно формируемая о требованиях ее вымерших флор, составляет 50°, что, вероятно, выше, а не ниже фактической требуемой температуры.
См. «Отчет Макуна», «Геологическая служба Канады» и «Лодочное путешествие» Ричардсона.
Геер. См. также статьи профессора Хотона и Гарднера в «Nature» за 1878 г.
Поскольку, следовательно, геологические факты заверяют нас в мутациях континентов гораздо больших, чем те, которые, по-видимому, требуются для объяснения изменений климата, подразумеваемых существованием древних арктических флор, не кажется абсолютно необходимым призывать какие-либо другие. Если, однако, существуют другие истинные причины, которые могли бы либо помочь, либо противодействовать тем, о которых говорилось выше, возможно, будет хорошо рассмотреть их.
Сэр Уильям Томсон, «Труды Геологического общества Глазго», 22 февраля 1878 г.
Г-н Кролл в своем ценном труде «Климат и время» и в различных мемуарах выдвинул остроумную астрономическую теорию для объяснения изменений климата. Эта теория, как изложено им самим в недавней статье, заключается в том, что когда эксцентриситет орбиты земли имеет высокое значение, а северное зимнее солнцестояние находится в перигелии, в действие приводятся факторы, которые делают юго-восточные пассаты сильнее северо-восточных и заставляют их дуть на северное полушарие вплоть до тропика Рака. Результат заключается в том, что все великие экваториальные течения океана устремляются в северное полушарие, которое таким образом, вследствие огромного накопления теплой воды, имеет повышенную температуру, так что лед и снег должны в значительной степени исчезнуть из арктических регионов. При преобладании обратных условий арктическая зона покрывается льдом, а южная имеет повышенную температуру.
«Катастрофические теории геологического климата», «Геологический журнал», май 1878 г.
В то же время, согласно расчетам Кролла, накопление льда на любом полюсе имело бы тенденцию, путем смещения центра тяжести земли, поднять уровень океана и погрузить сушу в более холодном полушарии. Таким образом, погружение суши совпадало бы с холодным состоянием, а появление — с возрастающим теплом. Факты, о которых уже говорилось, однако, показывают, что это не всегда было так, но что во многих случаях погружение сопровождалось притоком теплых экваториальных вод и повышенной температурой, это, по-видимому, зависело от вопроса локального распределения суши и воды; и это, в свою очередь, регулировалось не всегда простым смещением центра тяжести, а складками, вызванными сжатием, экваториальными опусканиями, возникающими из-за замедления вращения земли, и избытком материала, извлеченного льдом и морозом из арктических регионов и дрейфовавшего на юг вдоль линий арктических течений. Этот дрейф должен был во все геологические времена значительно превышать, как он, безусловно, превышает в настоящее время, денудацию, вызванную атмосферным действием на экваторе, и должен был иметь тенденцию к увеличению предрасположенности к экваториальному коллапсу, вызванному замедлением вращения.
Кролл в «Климате и времени» и в заметке, зачитанной перед Британской ассоциацией в 1876 году, придерживается противоположного взгляда; но это явно противоречит фактам седиментации, которые показывают устойчивое движение обломков к югу и юго-западу.
В то время как такие соображения, как те, о которых говорилось выше, имеют тенденцию уменьшать практическую важность теории г-на Кролла, с другой стороны, они имеют тенденцию устранять одно из величайших возражений против нее — а именно то, которое основано на необходимости предполагать, что ледниковые периоды повторяются с астрономической регулярностью в геологическое время. Они не могут этого делать, если зависят от других причин, присущих самой земле и производящих важные движения ее коры.
Третья великая причина более теплых климатов в прошлом — это большая доля диоксида углерода, или углекислого газа, в атмосфере в ранние геологические времена, как доказано огромным количеством углерода, ныне запечатанного в известняке и угле, и который должен был в одно время находиться в воздухе. Было показано, что очень небольшое дополнительное количество этого вещества настолько препятствовало бы излучению тепла от земли, что действовало бы почти как стеклянная крыша. Если, однако, количество углекислого газа, большое поначалу, медленно и регулярно удалялось, даже если, как предположил Хант, небольшие дополнительные запасы постепенно добавлялись из космоса, эта причина могла повлиять только на самые древние флоры. Но известно, что некоторые кометы и метеориты содержат углеродистое вещество, и это позволяет нам предположить, что притоки углерода могли передаваться через нерегулярные интервалы. Если так, то могли существовать циклы большей и меньшей распространенности этого вещества, и атмосфера, богатая диоксидом углерода, могла в одно и то же время давать тепло и обилие пищи растениям.
Таким образом, оказывается, что причины древних превратностей климата несколько сложны, и когда две или более из них случались одновременно, могли возникнуть очень экстремальные изменения, имеющие важнейшее значение для распространения растений.
Это может помочь нам разобраться с особенностями великого ледникового периода, который мог быть сделан исключительно суровым сочетанием нескольких причин охлаждения. Мы не должны, однако, предполагать, что взгляды тех экстремальных гляциологов, которые предполагают континентальные ледяные шапки, достигающие половины пути к экватору, подтверждаются фактами. По правде говоря, лед, накапливающийся вокруг полюса, должен был быть окружен водой, и должны были существовать покрытые деревьями острова посреди ледяных морей, даже во время величайшего охлаждения. Это доказано тем фактом, что в глине Леда восточной Канады, которая относится ко времени величайшего погружения и чьи ископаемые раковины показывают морскую воду почти при точке замерзания, есть листья тополей и других растений, которые должны были быть принесены с соседних берегов. Подобные остатки встречаются в глинах такого же происхождения в бассейне великих озер и на Западе. Их называли «межледниковыми», но нет доказательств, подтверждающих, что они не являются поистине ледниковыми. Таким образом, хотя нам не нужно предполагать, что растения существовали внутри Полярного круга в ледниковый период, у нас есть доказательства того, что растения холодных умеренных и субарктических зон продолжали существовать довольно далеко на севере. В то же время теплолюбивая умеренная флора была бы вытеснена на юг, за исключением тех мест, где она поддерживалась в островных точках, согреваемых экваториальными течениями. Она вернулась бы на север при повторном поднятии суши и возобновлении тепла.
Если, однако, наша современная флора — это та, которая вернулась с юга, это объяснило бы ее бедность видами по сравнению с флорами раннего третичного периода. Группы растений, спускающиеся с севера, были богаты и разнообразны. Возвращаясь с юга, они подобны разбитым остаткам побежденной армии. Это, по крайней мере, было случаем с такими отступающими флорами, как флоры нижнего каменноугольного периода, пермского и юрского, и, возможно, флорой нижнего эоцена Европы.
Вопрос о снабжении светом арктической флоры гораздо менее сложен, чем некоторые воображали. Длинный летний день в этом отношении является хорошей заменой более длительному сезону роста, в то время как обильное покрытие зимнего снега не только защищает вечнозеленые растения от тех внезапных чередований температуры, которые более разрушительны, чем сильный мороз, и предотвращает проникновение мороза к их корням, но, благодаря аммиаку, который он поглощает, сохраняет их зелень. Согласно д-ру Брауну, датские дамы Диско давно решили эту проблему. Он сообщает нам, что они выращивают в своих домах большинство наших садовых цветов — таких как розы, фуксии и герани, — показывая, что именно тепло, а не свет требуется для того, чтобы субтропическая флора процветала в Гренландии. Даже в Канаде, которая имеет флору, более богатую в некоторых отношениях, чем флора умеренной Европы, рост эффективно останавливается холодом почти на шесть месяцев, и хотя там достаточно солнечного света, растительности нет. Действительно, не исключено, что в планах Творца непрерывное летнее солнце арктических регионов могло быть сделано средством для введения, или, по крайней мере, для быстрого роста и размножения, новых и более разнообразных типов растений.
«Florula Discoana», Ботаническое общество Эдинбурга, 1868 г.
Многое, конечно, остается узнать об истории древних флор, чьи судьбы я пытался обрисовать и которые, кажется, гонялись как воланы с севера на юг и с юга на север, особенно на американском континенте, чье меридиональное расширение, кажется, дало поле, специально подходящее для таких операций.
Это великое простирание западного континента, с севера на юг, также связано с интересным фактом, что, когда новые флоры входят из арктических регионов, они появляются раньше в Америке, чем в Европе, и что во времена, когда старые флоры отступают с юга, старые роды и виды задерживаются дольше в Америке. Таким образом, в девонском и меловом периодах новые формы этих периодов появляются в Америке задолго до того, как они признаны в Европе, и в современную эпоху формы, которые в Европе считались бы миоценовыми, все еще существуют. Много путаницы в рассуждениях относительно геологических возрастов ископаемых флор возникло из-за недостатка внимания к этому обстоятельству.
То, что мы узнали относительно этой удивительной истории, послужило странным образом изменить некоторые из наших предвзятых идей. Мы должны теперь быть готовы признать, что Эдем может быть посажен даже на Шпицбергене, что существуют возможности в этой старой земле нашей, которые ее нынешнее состояние не открывает нам; что нынешнее состояние мира отнюдь не является наилучшим возможным в отношении климата и растительности; что существовали и могли бы снова существовать условия, которые могли бы превратить покрытые льдом арктические регионы в цветущие раи, и которые в то же время смягчили бы палящий зной тропиков. Мы привыкли говорить, что нет ничего невозможного для Бога; но как мало мы знали о гигантских возможностях, которые лежат скрытыми под некоторыми из самых обычных его естественных законов!
Эти факты естественно послужили поводом для спекуляций относительно спонтанного развития растений путем процессов вариативного происхождения. Это было бы, с этой точки зрения, тонким вопросом — рассчитать, сколько революций климата было бы достаточно, чтобы развить первое наземное растение; каковы шансы, что с таким растением физические изменения обошлись бы так, чтобы оно было сохранено и выхожено в скудную флору, подобную флоре верхнего силура или юры; сколько транспортировок в Гренландию было бы достаточно, чтобы способствовать такой скудной флоре превратиться в богатые и обильные леса верхнего мела и заселить землю буйной растительностью раннего третичного периода. Такие проблемы мы, возможно, никогда не сможем решить. Вероятно, они не допускают никакого решения, если мы не призовем действие Всемогущего разума, действующего в течение долгих веков и соотносящего с безграничной силой и мудростью все энергии, присущие неорганической и органической природе. Даже тогда мы, возможно, сможем понять только средства, с помощью которых, после того как специфические типы были созданы, они могут, благодаря культуре своего Создателя, быть «спортированы» в новые разновидности или подвиды и, таким образом, приспособлены существовать в различных условиях или занимать более высокие места в экономике природы.
Прежде чем пускаться в столь крайние спекуляции, какие ныне имеют хождение по вопросам подобного рода, нам потребовалось бы знать последовательно сменявшие друг друга вымершие флоры столь же совершенно, как флоры современного мира, и быть в состоянии установить, в какой мере каждый вид может изменяться — спонтанно ли, под влиянием борьбы за существование, или же вследствие экспансии в благоприятных условиях, а также под воздействием арктических полугодовых дней и ночей или более коротких дней тропиков. Накопление таких знаний, если они вообще когда-либо будут получены, может потребовать веков исследований.
Что касается происхождения и способа появления последовательных флор, то по вышеуказанным причинам я не склонен догматизировать или принимать в качестве окончательной какую-либо существующую теорию развития растительного царства. Тем не менее, можно выделить некоторые законы, регулирующие прогресс растительной жизни, и я предлагаю изложить их в связи с палеозойскими флорами, к которым главным образом и относились мои собственные исследования.
Ископаемые растения почти вошли в поговорку своей неопределенностью в отношении их точного определения и считались сравнительно малополезными при решении общих вопросов палеонтологии. Это происходит главным образом из-за фрагментарного состояния, в котором их изучали, а также из-за того, что фрагменты животных структур являются более определенными и информативными, чем соответствующие части растений.
Следует, однако, заметить, что наше знание ископаемых растений становится точным в той мере, в какой мы можем проводить изучение образцов в тех пластах, где они сохранились, чтобы исследовать более совершенные экземпляры, чем те, что обычно встречаются в музеях. Когда принимаются во внимание как структуры, так и внешние формы, мы можем с большей уверенностью полагаться на наши результаты. Более того, обилие образцов, которые можно получить в конкретных пластах, часто в значительной степени компенсирует их индивидуальное несовершенство. Автор этих страниц получил возможность в полной мере воспользоваться этими преимуществами и по этой причине, если не по какой другой, считает себя вправе высказываться с некоторым авторитетом по теоретическим вопросам.
Дополнительным стимулом к продолжению работы по данной теме служит то, что, когда мы можем получить определенные сведения о последовательных флорах какого-либо региона, мы тем самым узнаем многое о климате и переменах в отношении суши и воды; и что в отношении таких моментов свидетельства ископаемых растений, при их надлежащем изучении, в силу тесной связи растений с этими местообитаниями и климатом, являются даже более ценными, чем свидетельства ископаемых животных.
Однако необходимо, чтобы при проведении таких исследований мы имели некоторые определенные взгляды на природу и постоянство специфических форм, будь то в отношении одного геологического периода или последовательных периодов; и меня можно извинить за то, что я изложу здесь некоторые общие принципы, которые считаю важными для нашего руководства.
1. Ботаники исходят из предположения, подтвержденного опытом, что в течение периода человеческих наблюдений виды существенно не изменялись и не переходили друг в друга. Мы можем для практических целей принять то же самое предположение в отношении любого заданного геологического периода и можем считать, что для каждого такого периода существуют специфические типы, которые, по крайней мере на данный момент, являются неизменными.
2. Когда мы задаемся вопросом, что составляет хороший вид для любого заданного периода, у нас есть основания полагать, что многие названия в наших списках представляют собой лишь вариативные формы или ошибочные определения. Это имеет место даже во флоре современности; а в ископаемых флорах, из-за скудости образцов, их фрагментарного состояния и различных условий сохранности, это происходит еще чаще. Каждая ревизия любой группы ископаемых выявляет многочисленные синонимы, и многие из них невозможно обнаружить без сравнения больших серий образцов.
3. Мы можем выбрать из флоры любого геологического периода определенные формы, которые я буду называть специфическими типами, которые для такого периода можно считать неизменными. Установив такие типы, мы можем сравнить их с аналогичными формами в других периодах, и такие сравнения не будут искажены неопределенностью, возникающей при сравнении так называемых видов, которые во многих случаях могут быть лишь вариативными формами, в отличие от специфических типов. Наши типы могут быть основаны на простых фрагментах, при условии, что они таковы, что доказывают свою принадлежность к отчетливым формам, которые не могут переходить друг в друга, по крайней мере в пределах одного геологического периода.
4. Когда мы сравниваем специфические типы одного периода с типами другого, непосредственно предшествующего или последующего, мы обнаружим, что некоторые из них остаются неизменными в течение долгих интервалов геологического времени, другие же представлены родственными формами, рассматриваемыми либо как вариативные, либо как специфические, и как производные или иные, в зависимости от того, какого взгляда мы придерживаемся относительно постоянства видов. С другой стороны, мы также находим новые типы, которые невозможно рационально вывести из известных в других периодах согласно какой-либо теории происхождения. Более того, сравнивая типы бедного периода с типами, богатыми видами, мы можем объяснить появление новых типов в последних недостатком информации о первых; там же, где много новых типов появляется в более бедном периоде, этот вывод кажется менее вероятным. Например, новые типы, появляющиеся в бедных формациях, таких как нижний эрианский и нижний каменноугольный периоды, имеют большее значение, чем если бы они появились в среднем эрианском периоде или в каменноугольных пластах.