Первые памятники книгопечатания — не просто древние артефакты, покрытые пылью веков, это фундамент, на котором строилась современная цивилизация. Они рассказывают нам о том, как менялись мир и люди, как развивались знания и культура. Книгопечатные памятники, хранящиеся в Музее книги Российской государственной библиотеки (РГБ), представляют собой бесценное наследие, отражающее историю развития печати и книжной культуры в России и за рубежом. Коллекция музея — это уникальное собрание, включающее в себя редчайшие экземпляры. Сегодня, в Общероссийский день библиотек нашим  проводником в мир книг станет ведущий библиограф Музея книги Российской государственной библиотеки Дмитрий Сергеевич Румянцев.

В стенах Музея книги хранится богатейшая коллекция книгопечатных изданий, охватывающая несколько столетий. Знакомство с этими книгами позволяет увидеть, как развивалось книгопечатание в разных странах, какие стили и техники использовались, какие темы были наиболее популярны, превращаясь в своего рода путешествие по истории мировой культуры, совершенное через книжные страницы. Здесь можно найти инкунабулы — книги, напечатанные в Европе до 1501 года, роскошные издания эпохи Возрождения. Особое место в коллекции занимают, конечно же, первопечатные книги Ивана Федорова.

Как и почему книга стала печатной, или Что и зачем изобрел Иоганн Гутенберг

Имя Иоганна Гутенберга известно сегодня всему миру как имя изобретателя книгопечатания. На самом деле производить печатные, то есть не рукописные, книги умели еще древние китайцы. В эпоху Тан (618–907 гг.) была разработана ксилография — вырезание текста на деревянных досках. В XI веке Би Шэн изобрел подвижный глиняный шрифт. Книги, напечатанные этим шрифтом, не дошли до наших дней. Но если это так, что же изобрел Гутенберг? 

Иоганн Гутенберг, родившийся в Майнце около 1400 года, с юности проявлял интерес к различным ремеслам, в том числе к металлургии и ювелирному делу. Именно эти знания позволили ему разработать новую технологию книгопечатания, основанную на использовании разборного шрифта.

Суть изобретения Гутенберга заключалась в следующем: в то время как китайцы печатали свои книги с цельных досок, подобно тому, как делают гравюры, Гутенберг создал способ печати с использованием отдельных литер из металла, которые можно было составлять в строки, формируя таким образом страницы текста. Затем эти страницы покрывались краской и прижимались к бумаге с помощью печатного пресса, представлявшего собой модифицированный винный пресс. После печати страницы можно было разобрать, а литеры использовать повторно для набора другого текста.

Но почему изобретение такого, в общем-то, технически несложного способа изготовления книг произошло так поздно? Свое первое издание — Библию на латинском языке типография Гутенберга, как известно, напечатала не позднее 1454 года. К тому времени техническое развитие европейского общества было уже на довольно высоком уровне. Люди были знакомы с такими технически сложными механизмами как механические часы, подъемные краны, водяные мельницы, ткацкие станки. Так почему же им не приходило в голову такое простое решение, как печатная форма и разборные буквы? 

Причин было несколько.

• Экономическая нецелесообразность — до Гутенберга существовали другие способы размножения текстов, хоть и менее эффективные. Спрос на книги был относительно низким и ограничивался в основном монастырями, университетами и богатыми аристократами.
• Технологические ограничения — изобретение Гутенберга базировалось на нескольких ключевых инновациях, которые стали доступны только в XV веке: разработка металлического сплава для изготовления отдельных литер; создание печатной краски, способной равномерно распределяться по литерам и переноситься на бумагу; усовершенствование пресса, который обеспечивал равномерное давление на бумагу, гарантируя качественный оттиск.
• Социально-культурный контекст — до XV века доминировала рукописная культура, где книги ценились не только за содержание, но и за их эстетическую ценность. Каждая книга была уникальным произведением искусства, созданным вручную. Также был важен контроль над информацией, который удерживала церковь и аристократия.

Без изобретения печатного станка Гутенбергом была бы невозможна церковная Реформация, начавшаяся в начале XVI века и развернувшаяся по всей Европе в XVII. Реформация стала не просто религиозным переворотом, а мощным катализатором формирования национального самосознания. Она заложила фундамент современного мира с его многообразием национальных государств и уникальных культур. Использование родных языков в церковных обрядах и образовании стало краеугольным камнем в этом процессе. Титанический труд Мартина Лютера, подарившего немцам Библию на их родном языке, вдохновил реформаторов по всей Европе (Прим. ред.: Мартин Лютер (1483 – 1546)  — немецкий христианский богослов, инициатор Реформации, переводчик Библии на немецкий язык, создатель протестантизма, именем которого названо одно из его крупнейших направлений — лютеранство).

Печатные станки множили экземпляры религиозных трактатов, памфлетов и, конечно, Библий, в народных переводах. Теперь каждый грамотный человек мог самостоятельно изучать Священное Писание, не полагаясь исключительно на толкования духовенства. Это привело к углублению личной веры и критическому переосмыслению догматов церкви.

Что такое инкунабулы и палеотипы

Инкунабулы — это первые «дети» печатного станка, книги, изданные в период с 1453 года по 1500 год включительно. Особенность инкунабул — их удивительное сходство с рукописными книгами. Эти книги — словно мостик между миром рукописной традиции и новой эрой печатного слова. Первые печатники, пытаясь привлечь покупателей, всячески имитировали технику ручного письма, используя готические шрифты, сложные заглавные буквы и орнаменты. В инкунабулах вообще не было титульного листа, а оглавление и данные о типографе, времени и месте создания этого произведения размещались в конце книги. Историки книги называют текст с выходными данными колофон. Иллюстрации в инкунабулах чаще всего выполнялись вручную, что делало каждую инкунабулу уникальным произведением искусства.

Как отличить инкунабулу от более поздней книги? «Тут нужно быть своего рода детективом от книжного дела, — говорит ведущий библиограф Музея книги Российской государственной библиотеки Дмитрий Сергеевич Румянцев. — Прежде всего обращаем внимание на период издания —до 1501 года. Во-вторых, смотрим на шрифт — часто это тяжеловесный готический шрифт, имитирующий почерк монахов-переписчиков. В-третьих, ищем колофон — ту самую "выходную информацию" в конце книги. Ну и, наконец, обращаем внимание на качество печати — оно в инкунабулах еще довольно примитивное, с неровностями и опечатками».

«Палеотипы — это уже следующее поколение печатных книг, изданных в период с 1501 по 1550 год, — продолжает Дмитрий Сергеевич. — Они менее помпезны и редки, чем инкунабулы, но тоже представляют огромный интерес для историков и библиофилов. В палеотипах уже более четко прослеживаются признаки типографского производства: появляются титульные листы, используются более разнообразные шрифты, иллюстрации становятся более массовыми и стандартизированными. Это уже книги, которые гораздо ближе к современным нам изданиям, хотя и дышат еще духом ренессансной эпохи».

По его словам, в палеотипах чувствуется большая уверенность в возможностях печатного станка. Эксперименты со шрифтами и оформлением становятся смелее, а качество печати значительно улучшается. Меняется и сама тематика книг. Если в инкунабулах преобладали религиозные тексты и античная классика, то в палеотипах появляется все больше светской литературы, научных трактатов и исторических хроник. Мир становится более разнообразным, и это находит отражение в книгах.

«Еще насчет примитивности шрифта инкунабулов, здесь хочу оговориться, — продолжает Дмитрий Сергеевич, — порой как раз эти шрифты просто прекрасны. Дело не в примитивности, а в подражании рукописной традиции, что сохранялось и немного позже. Постепенно складываются шрифты именно для печатной книги и на уровне шрифтов печатная книга также постепенно расходится с рукописной. Скорее, нужно сказать, что внутренняя организация книги — титульный лист, его отсутствие, инципит, колофон, приближена к устройству рукописи (Прим. ред.: инципит (Incipit—лат. начинается) — вводная формула в начале средневековых рукописей и первопечатных книг, выполнявшая функции еще неизвестного титульного листа и сообщавшая имя автора и название книги. Часто выделялась шрифтом, была также цветной и отделялась от основного текста). Изменилась в основном технология процесса создания текста на бумаге или пергамене. В эпоху палеотипов эта внутренняя организация меняется, книга обретает другой вид — титульный лист, пагинация/фолиация, указатели, печатные рамки, заставки, виньетки, марки печатника, новые шрифты, печатные рубрики, книга от начала до конца делается в типографии, уменьшается роль рукописного оформления» (Прим. ред.: разница между пагинацией и фолиацией в книгопечатании заключается в том, что пагинация обозначает нумерацию страниц, а пагинация/фолиация — листов).

Сокровища книжного дела

Собирать инкунабулы и палеотипы — занятие для настоящих энтузиастов, людей, влюбленных в историю и книги. Это требует огромного терпения, знаний и, конечно же, немалых финансовых вложений. Но какое это удовольствие — держать в руках книгу, которой больше пятисот лет, чувствовать связь с ушедшими эпохами и приобщаться к сокровищнице человеческой мысли.

По словам Дмитрия Сергеевича Румянцева, в XV – XVI вв. книга использовалась чаще в утилитарных целях. Книги были функциональными — для пользования. Главное их назначение — обучение и молитва. Были и научные книги, например, по медицине. Чаще всего можно было встретить молитвословы и учебники. Их буквально зачитывали до дыр. Поэтому библиотек в те времена было мало.

При печатании в книге оставляли место под рисунки или гравюры. Их вносили позже. Гравюры в палеотипах использовались чаще, чем рисунки. Иногда гравюры раскрашивали, иногда оставляли нераскрашенными. Часто в печатных книгах оставляли место для комментариев. 

«Изначально печатные книги были очень дорогими, значительно дороже, чем рукописные. Краски и печатные станки стоили очень дорого, — добавляет Дмитрий Сергеевич. — Многие печатники и типографы разорялись».

В Музее книги хранятся инкунабулы и палеотипы, как на латыни, так и на вернакулярных европейских языках: немецком, испанском, итальянском, французском, португальском, фламандском, церковнославянском, чешском, английском, датском и некоторых других языках.

Вместе с Дмитрием Сергеевичем Румянцевым мы заглянули в коллекцию Музея книги. Вот некоторые уникальные издания из нее.

• «Кёльнская Библия» — Дмитрий Сергеевич Румянцев рассказал, что это издание XV века, представляет собой перевод Священного Писания на нижненемецкие диалекты (включая нижнерейнский и нижнесаксонский). Этот проект был реализован группой кёльнских бизнесменов для жителей западной части Германии. Особенностью «Кёльнской Библии» являются 123 гравюры на дереве. Кроме того, издание демонстрирует пример необычной самоцензуры: одна из книг Ветхого Завета, а именно «Песнь Песней», была напечатана на латыни без перевода на немецкий язык. После окончания Второй мировой войны книга оказалась в фондах Российской государственной библиотеки. Фонды РГБ хранят множество трофейных изданий.

• «Нюрнбергская хроника», также называемая «Liber Chronicarum», или «Всемирная летопись», представляет собой богато иллюстрированное издание XV столетия, отличающееся внушительным объемом (297 листов) и новаторской организацией. Около 2000 изображений украшают страницы книги, представляя мифологические сюжеты, библейские истории, астрономические наблюдения, панорамы европейских городов, детальное описание немецких земель, исторические события, жизнеописания святых, монархов и религиозных деятелей, а также карту мира. Для реализации столь масштабного проекта потребовалось не только огромное количество иллюстраций, но и беспрецедентно сложная структура книги, в частности, панорамные виды городов, занимающие целые развороты. Книга написана на латыни.

• В 1491 году в Болонье была опубликована книга на итальянском языке под названием «Искусство умирать» (Ars Moriendi). Это название носили два латинских трактата, появившихся в XV веке (около 1415 и 1450 годов), которые описывали ритуалы, необходимые для достижения благочестивой кончины, и объясняли, как "хорошо умереть" в соответствии с христианской этикой позднего Средневековья. Первоначально эти тексты предназначались для священников, проводящих погребальные обряды. Затем они стали широко известны в виде иллюстрированных изданий. Создание книги было обусловлено трагическими последствиями эпидемии Черной смерти и вызванными ею социальными катаклизмами XV века. Книга пользовалась огромной популярностью, была переведена на многие западноевропейские языки и стала одним из первых руководств по вопросам смерти и умирания в западной литературной традиции.

Книжное наследие русского первопечатника

Начало книгопечатания в России связано с именем Ивана Фёдорова, первопечатника и просветителя.

Первая точно датированная печатная книга в России, "Апостол", вышла в свет в 1564 году в Москве. Иван Фёдоров и его помощник Пётр Мстиславец работали над созданием этой книги в течение года, тщательно выверяя каждую букву и стремясь к высокому качеству печати.

Однако деятельность первопечатников не встретила всеобщей поддержки. Столкновения с переписчиками, опасения относительно распространения идей, отличных от официальной церковной доктрины, привели к вынужденному отъезду Ивана Фёдорова и Петра Мстиславца из Москвы.

Иван Фёдоров продолжил свою деятельность в Великом княжестве Литовском, где основал типографию в Заблудове (Прим. ред.: сейчас этот город находится в Польше). Там он издал "Евангелие Учительное" (1569) и "Псалтырь с Часословцем" (1570). Позже, переехав во Львов, Иван Фёдоров основал новую типографию и издал "Азбуку" (1574) – первый печатный учебник на восточнославянских землях, а также второе издание "Апостола" (1574).

Коллекция Музея книги РГБ располагает первым московским «Апостолом» Ивана Федорова. Но, есть и другие книжные памятники, созданные первым русским печатником.

• Львовский «Апостол» 1574 года, отпечатанный Иваном Фёдоровым, считается первой кириллической книгой, выпущенной на территории современной Украины. Хотя его содержание в значительной степени перекликается с московским изданием «Апостола» 1564 года, он обладает рядом существенных отличий, представляющих историческую ценность. В начале книги помещены два текста, отсутствующие в московском варианте: «Сказание» епископа Епифания Кипрского о двенадцати апостолах и краткая хронология основных событий из жизни апостола Павла. В заключение «Апостола» 1574 года Иван Фёдоров поместил послесловие, названное им "повестью", где детально описывает историю основания типографий в Москве, Заблудове и Львове. Эта автобиографическая записка, написанная непосредственным участником событий, признана одним из самых ранних образцов мемуарной литературы у восточных славян.

• Полное собрание библейских книг Ветхого (за исключением Послания Иеремии) и Нового Завета на церковнославянском языке впервые было опубликовано в Острожской Библии, изданной Иваном Федоровым в 1580–1581 годах. Князь Константин Константинович Острожский выступил инициатором и спонсором этого издания. Этот труд стал самым значительным кирилличным печатным проектом своего времени. Книга содержит гравюры на дереве с гербом Острожского, орнаментальные заставки и малую типографскую марку Ивана Федорова. Титульный лист оформлен ксилографической рамкой, ранее применявшейся Федоровым при издании "Апостолов" в 1564 и 1574 годах.

Как книги изменили мир

«Изобретение книгопечатания Гутенбергом сопоставимо по значимости с изобретением письменности. Гутенберг по праву считается одним из самых великих изобретателей в истории, чей труд навсегда изменил мир», — резюмирует Дмитрий Сергеевич Румянцев. И с этим трудно не согласиться. 

Внедрив механизированный процесс тиражирования текстов, Гутенберг не просто облегчил копирование книг, но и запустил цепь событий, радикально изменивших общество, культуру, науку и политику. Доступность информации перестала быть привилегией избранных, открыв эру массового образования, научного прогресса и распространения новых идей.

Книгопечатание способствовало:

• распространению знаний. Книги стали более доступными и дешевыми, что позволило большему числу людей получать образование и расширять свой кругозор;
• развитию науки. Печатные издания научных трудов способствовали обмену знаниями между учеными и стимулировали научный прогресс;
• реформации: печать религиозных текстов, в частности, трудов Мартина Лютера, сыграла важную роль в распространении идей Реформации и изменении религиозной карты Европы;
• Развитию национальных языков. Книгопечатание стимулировало развитие и стандартизацию национальных языков, поскольку книги стали печататься не только на латыни, но и на родных языках;
• Становлению гражданского общества. Распространение информации и идей способствовало формированию общественного мнения и развитию гражданского общества.

***

Сейчас залы Музея книги находятся на реконструкции, но открыт доступ к цифровым копиям наиболее ценных изданий в электронных библиотеках, что позволяет исследователям и широкой публике знакомиться с культурным наследием. Копии экспонатов Музея книги можно найти на сайте Национальной электронной библиотеки (НЭБ) в разделе Книжные памятники https://kp.rusneb.ru

Автор текста Инна Бобровская

Изображение на обложке: Библия Гутенберга. Экземпляр из музея в Майнце. Фото: Antonio Zugaldia from Washington, D.C., United States, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Проблема переработки и уборки мусора давно покинула пределы Земли и переместилась на околоземную космическую орбиту, которая постепенно начинает превращаться в гигантскую свалку. Отработанные спутники, обломки ракет и прочий техногенный хлам не только мешают работать космической технике, но и регулярно падают на Землю, представляя реальную угрозу для людей. Пора разобраться, насколько это опасно,когда человечество наконец начнет уборку в околоземном пространстве и кто должен этим заниматься?

Откуда в космосе мусор и сколько его там?

Мусор в космосе появляется так же, как и на Земле, то есть его источником служит деятельность человека. Все искусственные спутники, которые уже вышли из строя, верхние ступени ракет, технические детали, аварийные обломки, потерянные космонавтами вещи и предметы, словом, все то, что уже никогда не принесет пользу человечеству – это и есть космический мусор. Запуск очередной ракеты к Международной космической станции (МКС) или новых спутников добавляет на околоземную свалку все новые и новые техногенные объекты, но наибольшую опасность несут аварийные ситуации на орбите. Один из случаев массового образования космического мусора – столкновение в 2009 году американского спутника Iridium-33 с российским «Космос-2251», на тот момент уже не действующим. Тогда околоземное пространство пополнилось сразу 2 300 техногенными обломками.

По данным корпорации «Роскосмос», на начало 2023 года в околоземном пространстве на разных высотах вращалось около 130 миллионов объектов размером более 1 мм, имеющих статус космического мусора. Эти же цифры подтверждают и отчеты NASA. А если говорить об общей массе всех антропогенных предметов на орбите, то мы увидим пугающую картину: на 2021 год масса функционирующих аппаратов составляла около 3 000 тонн, в то время как вес техногенного хлама оценивали в 9 200 тысяч тонн. Ведущие космические державы, такие как Россия, США, Европейский Союз и Китай, даже ведут каталоги, куда включены все наиболее крупные и опасные техногенные объекты, которые больше не контролируются с Земли. Одних только обломков, размеры которых превышают 10 сантиметров, обнаружено около 25 тысяч, и все это изобилие вращается на огромной скорости, от 7 до 30 км/час, в зависимости от массы и высоты.

Но не так важно количество отходов в космосе, как плотность их распределения. Ученые беспокоятся, что скоро жители нашей планеты станут свидетелями синдрома Кесслера – состояния околоземного пространства, когда оно будет настолько заполнено космическим мусором, что его больше нельзя будет использовать для работы всего полезного. Впервые перспективу такого будущего описал еще в 1978 году Дональд Кесслер – американский астрофизик и бортинженер космической станции, который предположил сценарий возможных столкновений из-за высокой плотности космического мусора. 

Ну а пока ведутся научные дискуссии о сроках катастрофы, космические державы стараются отсрочить неизбежную уборку и продолжают фиксировать аварийные ситуации, связанные с космическим мусором. А они регулярно случаются, как на Земле, так и на орбите.

Какие угрозы несет в себе космический мусор?

Примером того, чем грозит захламление околоземной космической орбиты, может служить происшествие, случившееся в прошлом году в Кении. Там на деревню Мукуку упал фрагмент ракеты — металлическое кольцо диаметром 2,4 метра и весом почти 500 кг. Обычно такой мусор сгорает в атмосфере, но в этот раз он долетел до земли и лишь чудом не разрушил жилые дома. Этот случай — не единичная аномалия, а симптом растущей проблемы: чем больше объектов на орбите, тем выше вероятность, что какой-нибудь обломок упадет на Землю, причем вовсе не там, где следовало.

Падение обломка в Кении, конечно, не первая подобная авария, и вот лишь несколько случаев из истории освоения космоса.

• В 1978 году фрагменты советского аппарата с ядерным топливом «Космос-954» оказались в Канаде, где было зафиксировано радиационное заражение местности.  

• В 1979 году части американской орбитальной станции Skylab приземлились в Австралии.
• В 1991 году похожий случай произошел с советской «Салют-7», когда ее фрагменты долетели до Аргентины.

В космосе проблем от космического мусора еще больше, в том числе и у МКС. Мало того, что ее орбиту корректируют несколько раз в год из-за угрозы столкновения с обломками, так еще и отменяют запланированные работы по выходу в открытый космос. Один из таких случаев произошел в ноябре 2021 года, когда астронавты NASA Кайла Бэррон и Том Маршберн должны были произвести ремонт оборудования на внешнем корпусе станции.

Космические ракеты часто сталкиваются с небольшими фрагментами мусора и получают повреждения обшивки, но в целом могут работать дальше. А вот когда небольшие по массе спутники встречаются с опасными обломками, то последствия всегда намного хуже: более мелкие объекты выходят из строя и сами становятся частью мусора. Пример такой аварии – встреча французского спутника с остатками разгонной ступени ракеты в 1996 году, когда Европейское космическое агентство потеряло не только научные и навигационные данные, которые нес спутник, но и более 350 миллионов долларов. Есть над чем задуматься. И возможно, пора принимать меры?

Какие есть идеи и планы по избавлению от космического мусора?

За крупным космическим мусором строго следят: вышедшие из эксплуатации орбитальные станции или опасные детали ракет своевременно удаляют с орбиты. Это управляемый процесс, в результате которого отработавшие свое объекты попадают на «кладбище космических кораблей» - точку Немо в Тихом океане. Это место в южной части океана называют еще полюсом недоступности, так как оно максимально удалено от суши: ближайшая к ней земная поверхность – остров Пасхи, до которого почти 2700 километров. Координаты точки Немо 48°52′31″ ю. ш. 123°23′33″ з. д. Здесь лежат остатки орбитальной станции «Мир» и кораблей «Прогресс», а также различные объекты NASA и Европейского космического агентства. К 2030 году здесь найдет свой последний приют и ныне работающая Международная космическая станция. К слову, иногда специалисты, отвечающие за направление объекта в точку НЕМО «промахиваются», как в вышеописанных случаях с «приземлением» объектов в Австралии и Аргентине. Как говорится, бывает недолет, а бывает и перелет.

А вот с мелкими объектами все намного сложнее: возиться с каждым куском ступени или отработавшим спутником слишком дорого и технически сложно. При этом проектов утилизации орбитального мусора существует множество: настоящий «клондайк» идей для сценаристов-фантастов. Здесь все, от атаки лазерами до воздействия мощных магнитов, которые будут отодвигать мусор подальше в безопасный космос.

Предлагают и более близкие к реальности варианты, например,среди российских разработок есть проект компании VT Empire — многоразовый космический аппарат, который собирает мусор в сетку-ловушку с помощью четырёх расстыковывающихся модулей, после чего направляет обломки в плотные слои атмосферы для сгорания.

Есть и проекты, на которые уже выделено финансирование, и даже назначены конкретные даты запуска. Например, Европейское космическое агентство разрабатывает спутник ClearSpace-1, который будет собирать мусор на орбите при помощи роботизированной руки. Отправка аппарата в космос запланирована на 2028 год и даже нашлись первые клиенты: Великобритания желает удалить свои неработающие спутники. Также известно о планах японской компании Astroscale Japan собирается запустить аппарат для уборки крупного куска космического мусора – ступень японской ракеты H-2A. Запуск аппарата, оснащенного роботизированной рукой, планируется на 2028 год. Но все это единичные примеры, которые не сильно улучшат ситуацию, а когда же космические державы всерьез займутся решением проблемы?

Не так давно ученые из Лаборатории космической физики Центра Викрама Сарабхаи в Индии выяснили, что космический мусор падает на Землю быстрее в определённые моменты солнечного цикла. Это открытие меняет прогнозы поведения спутников и мусора на орбите, помогая точнее рассчитывать их движение и избегать столкновений. Есть надежда, что оно также найдет свое применение при разработке новых проектов «космического клининга».

Грозит ли нам синдром Кесслера?

А пока, увы, все более реальной становится угроза, что в какой-то момент   очередное аварийное столкновение спутников оставит Землю без связи, метеоданных, навигационных приборов и сделает невозможной работу авиации. Скорее всего, в этот момент технологического коллапса человечество предпримет реальные шаги по уборке мусора. Вероятно, придется решать этот вопрос на международном уровне: у каждого крупного куска мусора есть своя страна-владелец, которая и должна будет в итоге выделять средства на его утилизацию. Будем надеяться, что успешные проекты найдут финансирование и будут реализованы, и с нашей планетой никогда не случится такая неприятность, как синдром Кесслера.  

Автор текста Ольга Фролова

Изображение на обложке: Иллюстрация NASA, изображающая известный на 2005 год космический мусор. NASA

Планетарная катастрофа, которая уничтожила динозавров и направила эволюцию животного мира по новому пути, до сих пор вызывает много вопросов. Вероятной причиной мел-палеогенового вымирания могло быть падение метеорита, и даже найден подходящий на эту роль кратер. Как бы то ни было, мы с вами, высокоразвитые млекопитающие, существуем именно благодаря тому, что исчезли динозавры. Ну а динозавры, в свою очередь, тоже появились по причине того, что вымерли более древние виды-конкуренты. И таких «эпизодов вымирания» в истории Земли было довольно много. Давайте разберемся, сколько раз наша планета переживала подобные катастрофы, что было причиной этого и возможно ли повторение подобного сценария в будущем?

Мезозой, кайнозой… какая между ними разница?

Все события в геологической летописи нашей планеты не только имеют определенную дату, но и относятся к какому-то периоду, а те, в свою очередь, объединены в эры: это и есть геохронологическая, или стратиграфическая, шкала. По ней можно узнать, когда начался девон – эпоха изобилия рыб, или сколько длились юра и мел – время господства динозавров. Ученые до сих пор уточняют эти даты, и последнюю актуальную версию общей стратиграфической шкалы можно посмотреть на сайте Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского. Эры и периоды разделяют глобальные геологические события, связанные с развитием планеты, формированием суши и океанов, а также с этапами эволюции биосферы. Например, кайнозойская эра, в которой мы все сейчас живем, или, как часто говорят ученые, кайнозой, началась 66 миллионов лет назад. Эра была выделена потому, что именно с этого времени в отложениях фиксируется новая форма морских водорослей. С началом кайнозоя также связано бурное развитие птиц и млекопитающих – теплокровных животных, более приспособленных к различным колебаниям параметров окружающей среды. Однако в то же время эта трансформация биологической жизни стала возможна только после массового вымирания динозавров, которое как раз случилось на границе мезозоя и кайнозоя.

Как ученые определяют, что случилось вымирание

Периодическое вымирание флоры и фауны – непрерывный процесс, связанный с эволюцией биосферы: палеонтологи в таких случаях говорят о фоновом вымирании. Но когда в геологических отложениях исчезает очень много видов, речь идет о массовом вымирании, или о пиковом вымирании. И вот основные критерии такого события:

• более 50 % вымерших видов;
• полное вымирание таксонов более высокого ранга – исчезают целые роды и семейства животных (прим. ред.: таксон – от древнегреческого «порядок, организация» – группа в классификации, состоящая из объектов, объединенных общими свойствами и признаками; в биологической систематике – это роды, семейства, отряды и т.д.); 
• вымирание охватывает большую территорию и фиксируется во всех частях планеты, как на суше, так и в океане. 

Каждое массовое вымирание – это отправная точка для нового эволюционного витка: одни виды исчезают, на их место в экологических нишах приходят другие, зачастую более высокоразвитые, и в результате этого процесса растет общее биоразнообразие и устойчивость экосистем.

Сколько глобальных вымираний фауны случилось за последние 540 миллионов лет

В нашей сегодняшней статье мы рассмотрим лишь эпизоды глобального вымирания фауны, поскольку эти события не совпадают с периодами исчезновения видов флоры и зачастую имеют разные причины. И в первую очередь нас будут интересовать относительно недавние события последних 540 миллионов лет, то есть фанерозоя. Таких событий было 5. Вот как они располагаются на временной шкале, по мере удаления от сегодняшнего дня.

1. Мел-палеогеновое вымирание: около 66 миллионов лет назад. 
2. Триасовое, или триасово-юрское, вымирание: конец триаса – около 201,3 миллионов лет назад.
3. Пермское вымирание: рубеж пермского и триасового периода – 251-252 миллионов лет назад.
4. Девонское вымирание: 372-360 миллионов лет назад.
5. Ордовикско-силурийское вымирание: около 445 миллионов лет назад. 

Впервые эти пики массовых вымираний были выявлены в 1980-х годах американским ученым Джеком Сепкоски, который проанализировал динамику встречающихся видов в морских отложениях. За основу исследования были взяты именно морские отложения, потому что они содержат более точную летопись живых организмов, чем отложения на суше. Результаты работы Джека Сепкоски и пики массовых вымираний родов морской фауны представлены на графике ниже. 

Стоит отметить, что относительно недавнее четвертичное вымирание, пик которого зафиксирован 15-12 тысяч лет назад и во время которого с лица земли исчезли мамонты, шерстистые носороги, гигантские ленивцы и другие их современники, не относят к массовым вымираниям. Исчезновение затронуло в основном мегафауну – крупных животных весом более 40-45 кг, и большую роль в этом вымирании сыграли не только природные факторы, но и деятельность людей-охотников. А вот перечисленные выше пять массовых вымираний – это уже следствие общепланетарных катастрофических процессов, в которых люди не принимали участия. Почему нам так важно знать причины этих вымираний? Ответ напрашивается сам собой: потому что мы не застрахованы от подобного сценария в будущем.

Ордовикско-силурийское вымирание: около 445 миллионов лет назад

Вымирание видов. На тот момент жизнь еще не вышла на сушу, и все вымершие виды – около 85% – это обитатели морей. А если говорить о более высоких таксонах, на уровне семейств, то их исчезло более 49%. Полностью вымерли головоногие моллюски ортоконы, сильно пострадали двустворчатые моллюски, трилобиты, иглокожие, кораллы, мшанки и брахиоподы – разнообразные обитатели мелководных прибрежных экосистем. 

Вероятные причины вымирания: вымирание имело два пика гибели живых организмов, и наблюдалось в период с 445 по 443 миллионов лет назад.

• Оледенение. Первый этап обычно связывают с Гондванским оледенением. Есть версия, что Земля оказалась в облаке космической пыли, возникшей после разрушения космического тела в поясе астероидов, расположенном между Марсом и Юпитером, поэтому и случилось похолодание. Гондвана покрылась ледяным щитом, уровень моря в это время понизился, и мелководные участки – основные места обитания живых организмов – оказались без воды. Да и в целом температура на поверхности океана в районе тропиков была на 5 °C ниже, чем сейчас.
• Вулканизм и потепление. Второй этап вымирания, наоборот, связан с извержением вулканов и глобальным потеплением: температура воды в океане повысилась, уровень кислорода снизился, и выросла кислотность. На активный вулканизм указывает, в том числе, повышенное содержание ртути в морских отложениях, которое было обнаружено учеными.

Девонское вымирание: 372-360 миллионов лет назад

Вымирание видов. Исчезли многие виды аммонитов, брахиопод, губок, бесчелюстных, рыб и строматопороидов, которые формировали рифы. Вообще, девонский период называют эпохой рыб из-за огромного разнообразия этой процветавшей группы животных: например, в то время в морях обитала хищная рыба дунклеостей, длина которой достигала 11 метров! Этот гигант тоже не пережил девонское вымирание. В общей сложности исчезло 50-75% всех биологических видов, а на уровне семейств вымерло 20-30%. В последующем после вымирания карбоне произошел расцвет амфибий, которые начали осваивать сушу.

Вероятные причины вымирания: Как и большинство других вымираний, девонское связано сразу с несколькими событиями.

• Взрыв сверхновой. Одна из гипотез – разрушение озонового слоя из-за мощного ионизирующего излучения, которое возникло после взрыва сверхновой звезды. В отложениях позднего девона как раз фигурируют изотоп железа-60, который образуется при взрывах звезд. 
• Экспансия растений. Неожиданно, но расцвет наземных растений повлиял на глобальные биохимические процессы. Группа ученых из США пришла к выводу, что экспансия растений на континентах привела к разрушению горных пород и высвобождению большого количества фосфора. Этот элемент после попадания в океан вызвал бурное цветение водорослей, а на окисление всей этой отмирающей органики стало тратиться слишком много кислорода. В итоге падение уровня кислорода стало критическим для морской биоты. 
• Вулканизм. В позднем девоне также зафиксировано повышенное содержание ртути в горных породах, что свидетельствует в пользу активного вулканизма.

Пермское вымирание: рубеж пермского и триасового периодов – 251-252 миллиона лет назад

Вымирание видов. Масштабы катастрофы были таковы, что событие получило название Великое пермское вымирание. Из морских обитателей исчезло 95-96 % видов, а на суше зафиксировано вымирание 73 % всех обитавших видов, в том числе 83% видов насекомых. В ходе этого вымирания навсегда исчезли крупные формы насекомых, в том числе знаменитые гигантские стрекозы меганевры, размах крыльев которых достигал 45-70 сантиметров. На уровне высших таксонов речь идет об исчезновении 60 % всех семейств животных. После восстановления фауны развитие получили архозавры, ставшие предками динозавров и птиц.

Вероятные причины вымирания. К этому вымиранию привело сразу несколько событий.

• Трапповый вулканизм. Анализ минерала кальцита из геологических отложений того периода говорит о том, что концентрация углекислого газа была почти в 5 раз выше, чем сейчас. Наиболее вероятная причина этого – активный вулканизм. На эту роль претендует Сибирская трапповая провинция, где на протяжении достаточно долгого периода – от 10 до 800 тысяч лет, изливалась жидкая лава (прим. ред.: трапповый магматизм – длительное и значительное по площади излияние базальтовой лавы, которая после застывания формирует характерный плоский рельеф с уступами, напоминающими ступени – от шведского trappa, что означает «лестница»). За это время в атмосферу попало огромное количество вулканического пепла, токсичного диоксида серы и углекислого газа, что повысило температуру на планете примерно на 10 градусов. В итоге Мировой океан перегрелся, уровень кислорода в воде упал, а концентрация углекислого газа, наоборот, возросла. Это и стало причиной вымирания почти всего живого в океане, а также негативно сказалось и на сухопутной биоте.

• Метеорит. Но, возможно, сибирские траппы – это лишь следствие, а главным толчком для глобальных перемен стала встреча планеты с астероидом. Кратер Земли Уилкса в Антарктиде указывает на то, что на планету упал метеорит диаметром около 20 км. Мощный удар на противоположной конце Земли мог привести к активизации Сибирской магматической провинции.

Вспышки на Солнце. Еще один возможный виновник вымирания находится за пределами Земли: это наша звезда. Геологи обнаружили во льдах Гренландии следы, указывающие на мощную вспышку на Солнце, совпадающую по времени с великим пермским вымиранием.

Триасовое, или триасово-юрское вымирание: конец триаса – около 201,3 миллионов лет назад

Вымирание видов. В большей степени пострадали морские обитатели: двустворчатые и головоногие моллюски, брахиоподы, губки, кораллы, полностью вымерли конодонты. В целом исчезло 76% видов животных, а на уровне высших таксонов палеонтологи отмечают вымирание 35% всех семейств. Важное событие этого вымирания с далеко идущими последствиями – это уход с мировой арены крупных земноводных: освободившуюся экологическую нишу после восстановления фауны в морях заняли динозавры. 

Вероятные причины вымирания. Вулканизм. Наиболее вероятная причина – активный вулканизм в регионе Центрально-Атлантической магматической провинции, который сопровождал формирование Атлантического океана. В отложениях периода триасового вымирания ученые выявили высокие концентрации химических элементов-маркеров, которые указывают на масштабные вулканические извержения. Извержения привели к излиянию базальтовых лавовых потоков в мелководные участки моря, что вызвало рост концентрации очень токсичного сероводорода, а также углекислого газа, метана и диоксида серы. Как следствие – рост температуры в морях, снижение уровня кислорода и закисление океана, которое препятствует нормальному усвоению и фиксации кальция, столь важного для большинства морских организмов.

Мел-палеогеновое вымирание: около 66 миллионов лет назад

Вымирание видов. В общей сложности исчезло 70-75% всех обитавших на тот момент видов живых существ. Ключевое событие, имевшее далекоидущие последствия, – это вымирание динозавров, благодаря которому стала возможна стремительная эволюция млекопитающих и птиц. Кроме динозавров полностью исчезли головоногие моллюски – аммониты и белемниты, а также рудисты – отряд крупных двустворчатых моллюсков.  И млекопитающие, кстати, тоже сильно пострадали: исчезло 93 % видов из этого класса животных. На уровне высших таксонов можно говорить о вымирании около 50 % всех семейств. 

Вероятные причины вымирания. Вероятнее всего, мел-палеогеновое вымирание стало следствием цепочки событий.  

• Падение метеорита. Ученые полагают, что кратер Чиксулуб диаметром более 170 километров, расположенный на границе полуострова Юкатан и Карибского моря – это след от падения метеорита диаметром 10-11 километров. На встречу Земли с астероидом указывает высокая концентрация иридия в осадочных породах на границе мела и палеогена. В результате удара образовалось облако пыли, в составе которой было много углекислого газа и серы из осадочных отложений того региона, куда упал злополучный метеорит. Ученые говорят о том, что в атмосферу было выброшено более 300 гигатонн серы и более 400 гигатонн углекислого газа. Сера и другие взвеси вызвали обилие кислотных осадков, что привело к повышению уровня кислотности Мирового океана. 
• Темнота. Взвешенные частицы от удара окутали плотной пеленой Землю. Моделирование показывает, что в атмосферу попало значительное количество мелкодисперской пыли, которая способна держаться в атмосфере очень долго, до 15 лет, блокируя солнечный свет. На 6-9 месяцев наступила кромешная тьма и на протяжении следующих 10 лет освещенность была ниже нормы. Отсутствие солнечного света мгновенно сказалось на вымирании продуцентов: сразу после удара зафиксировано исчезновение более 90 % планктонных фораминифер и 93 % видов нанопланктона.  
• Глобальное похолодание. Метеорит вызвал эффект ядерной зимы. Модели показывают, что произошло падение общепланетарной температуры на 15° С: это тяжелейший удар для всего живого, и в первую очередь для крупных растительноядных организмов, массово вымиравших от холода и голода. А вот у плотоядных было больше шансов. Например, из всех крупных рептилий удалось выжить некоторым морским черепахам и крокодиломорфам. Современные крокодилы, кстати, отлично переносят не только голодовку на протяжении нескольких месяцев, но даже и отрицательные температуры воздуха: аллигаторы в Северной Америке вмерзают в лед при похолодании и погружаются в спячку. Возможно, такие же механизмы адаптации спасли и их далеких предков. 

• Излияние траппов на плато Декан. В тот же период идет извержение Деканских траппов, которые расположены на территории Индии. Масштабное излияние базальтовой лавы выбросило в атмосферу дополнительную массу взвешенных частиц, оксидов серы и углекислого газа, что усугубило затемнение и похолодание.  Но, вот что интересно: активизация деканских траппов, вероятно, была вызвана падением все того же рокового метеорита. Существует теория, что падение крупного метеорита способно вызвать схождение ударных волн в регионе, лежащем на противоположной стороне планеты: кратер Чиксулуб на Юкатане и деканские траппы в Индии – это как раз такие точки.

Возможно ли повторение сценария-катастрофы в ближайшем будущем?

Итак, наше маленькое расследование показало, что наиболее вероятных первопричин массового вымирания не так уж и много: активный вулканизм, вспышки на Солнце, падение крупного астероида. И все эти факторы  в той или иной мере по-прежнему присутствуют в сегодняшней парадигме существования Земли. Так значит, не исключены и новые глобальные катастрофы? Какие же прогнозы на сей счет дают ученые?

Вулканизм. Ученые полагают, что таяние континентальных льдов на фоне глобального потепления приведет к перераспределению давления и может спровоцировать активизацию магмы и вулканизм. Климатолог Маркус Штоффель из Женевского университета полагает, что в XXI веке вероятность извержения вулкана, подобного активности Тамборо в 1815 году, вызвавшего похолодание, неурожаи и голод, составляет 1 к 6. Кандидатов на роль вулкана-монстра немало: это и всем известный супервулкан Йеллоустон, и супервулкан Флегрейские поля возле Неаполя, который винят в вымирании неандертальцев, и многочисленные вулканы в Индонезии. Массового вымирания фауны с исчезновением более 50 % видов эти события, возможно, и не вызовут, но похолодание, неурожаи сельскохозяйственных культур и недостаток продовольствия вполне  вероятны.

Вспышки на Солнце. Идет активное исследование связи между катастрофами в биосфере и солнечной активностью: например, австралийские ученые в своей работе обнаружили связь массовых вымираний биоты с интенсивностью солнечного излучения. А прогнозы НАСА говорят о том, что повторение мощной вспышки, аналогичной «событию Каррингтона» 1859 года (прим. ред.: это была самая мощная геомагнитная буря в истории наблюдений, вызванная вспышкой на Солнце, которую наблюдал английский астроном Ричард Кэррингтон) в наши дни возможно с вероятностью до 12 %. Однако на сегодняшний день природа солнечных вспышек до конца не изучена, и пока у ученых нет инструментов, точно предсказывающих наступление этих событий.

Падение астероида. Ближайшее возможное событие – приближение к Земле астроида Апофис диаметром коло 370 метров, которое ожидают в апреле 2029 года. Но, как успокаивают ученые, для глобального вымирания Апофис маловат: для катастрофы планетарного масштаба нужен астероид диаметром не менее 1,5 километров, да и предварительная траектория показывает прохождение астероида между Землей и Луной, а не его падение. Встреча с другими крупными космическими объектами не исключена, но маловероятна: все-таки наша Земля уже пережила период массированной бомбардировки астероидами. 

Не стоит забывать и о том, что большинство из рассмотренных пиковых вымираний фауны случились не по причине какого-то одного явления: в основном речь идет о комплексе негативных событий, которые усилили эффект друг друга. Поэтому для повторения сценария массового вымирания на Земле необходимо совпадение сразу нескольких катастрофических событий, а вероятность этого тем более невелика. 

Автор текста Ольга Фролова

Изображение на обложке: разработано Magnific