Андрей Журавлёв - Сотворение Земли. Как живые организмы создали наш мир

Одновременно изменения соотношения ионов магния и кальция в пользу последнего привели к переходу океана из доломитового состояния (эдиакарский период) в арагонитовое (первая половина раннекембрийской эпохи), а затем в кальцитовое (начиная со второй половины раннекембрийской эпохи), которое поддерживалось вплоть до конца девонского периода. Обе, доломитовая и арагонитовая, эпохи характеризовались обилием арагонитовых и Mg-кальцитовых биоминералов, но только в первую из них формировались огромные толщи раннего доломита и гигантские ооиды и ботриоиды. А темпы накопления карбонатов составляли в разных морских бассейнах от 65 до 100 м за 1000 лет, т. е. были исключительно высокими. В кальцитовую эпоху основным неорганическим и органическим минералом был кальцит. Одновременно менялся и климат Земли: от ледникового — к холодному и наконец — к теплому (парниковому).

Стремительное наполнение океана разнообразными организмами — кембрийский взрыв — и последующая Великая ордовикская радиация (541–445 млн лет назад) выразились не только в появлении практических всех современных типов животных. Главным итогом этого явления стало основание пока еще малоэтажной пищевой пирамиды и распределение многочисленных видов по ролям — формирование обширных трофических группировок, или гильдий: фильтраторов, суспензиефагов, детритофагов (илоедов) и хищников.

Бурная жизнь отныне протекала не только на мелководье, как в эдиакарском периоде, но и во всей водной толще. Все вместе многоклеточные существа снова преобразили Мировой океан: освободили верхние слои от избытков органического вещества и тем самым способствовали насыщению этой части водной толщи кислородом, а донные отложения превратили в очень изменчивую, подвижную среду существования. Не подъем уровня кислорода как таковой стал «детонатором кембрийского взрыва», а, напротив, деятельность различных трофических гильдий — осмотрофов, позднее — фильтраторов и суспензиефагов, совместными усилиями направивших поток растворенного и взвешенного органического вещества на дно, позволила этому газу накапливаться в океане.

Пришел конец биопленкам, биоматам, а вслед за ними и любым малоподвижным обитателям мягкого ила. Давление хищников способствовало совершенствованию биоминеральных скелетов и увеличению их размеров. Рост обилия организмов с известковым скелетом привел к снижению насыщенности океана ионами кальция; как результат перестали образовываться гигантские ооиды и ботриоиды, почти исчезли строматолиты. Известняки все в большей степени стали превращаться в крупнозернистую породу с обильным скелетным материалом, а место бактериальных строматолитов и тромболитов заняли рифы, образованные обызвествленными губками, позднее — кораллами. Поскольку карбонатная минерализация ведет к выделению углекислого газа, на планете потеплело. Палеозойские фосфориты тоже стали скелетными, а не бактериальными, как в эдиакарских толщах. Появились кремнистые отложения, почти нацело сложенные раковинками одноклеточных организмов, а к середине ордовикского периода — первые горючие сланцы, тоже образовавшиеся из отмерших органических остатков.

В конце кембрийского периода (около 500 млн лет назад) высшие (сосудистые) растения начали освоение суши, и к концу силурийского — началу девонского периода (420–400 млн лет назад) сложились разнообразные наземные сообщества. Коренным событием этого времени стало появление «грибокорня» — микоризального симбиоза сосудистых растений и грибов, что позволило растениям получать важнейшие микроэлементы и воду практически в любых условиях. Результатом этого союза стало развитие мощных корней, способных поддерживать одеревеневшие стволы более 10 м высотой. Корневая система также укрепила речные берега и тем самым способствовала формированию долговременных русловых потоков, а появление леса и продвижение лесных сообществ в глубь континентов усилило увлажнение прежде засушливых областей (через систему водо- и газообмена у растений). Поскольку микоризальный симбиоз изымал элементы из минералов очень избирательно, обогащая почвы кремнием, за счет калия и других важных микроэлементов, во влажном тропическом и увлажненном умеренном климате начали развиваться бокситы (важнейшее алюминиевое сырье) и латериты (сейчас широко используемые для производства кирпича).

Одновременно усилившееся биохимическое выветривание суши привело к выносу больших объемов биогенных веществ в мелководные морские водоемы. «Цветение» водорослевого и бактериального планктона, «вскормленного» биогенными элементами, вызвало падение уровня кислорода в морях, заморы и вынужденный выход четвероногих позвоночных на сушу в конце девонского периода (370–360 млн лет назад).

Становление новых каменноугольных лесных сообществ, наоборот, привело к захоронению огромной массы неокисленной органики, превратившейся впоследствии в богатейшие месторождения каменного угля. 70 % промышленных угольных запасов планеты — это остатки каменноугольных лесов, а ныне месторождения угля, отчасти заброшенные, заинтересовали геологов и промышленников уже как источники угольного газа. Важным последствием масштабного углеобразования стало резкое падение содержания углекислого газа в атмосфере (до нынешнего уровня) и повышение — кислорода (до 30–35 %). Такой состав воздуха благоприятствовал появлению гигантских членистоногих и земноводных (350–300 млн лет назад). И пусть значительные изменения состава атмосферы вызвали новую ледниковую эру, Земля не превратилась вновь в снежный шарик, поскольку темный растительный покров снизил альбедо суши и смягчил климат.

В мезозойскую эру, как на суше, так и в море, с появлением хищников более 10 м длиной темпы эволюционно-экологических преобразований возросли на порядок. Сложились экосистемы с максимальным разнообразием видов — коралловые рифы в море и дождевой тропический лес на суше. А произошедшая в Мировом океане «цветная революция», когда различные планктонные одноклеточные обрели новые фотосинтезирующие органеллы с красными пигментами и вытеснили зеленый фитопланктон, привела к существенной перестройке циклов углерода, серы и ряда других элементов. Причем новые группы планктонных водорослей стали мощнейшим фактором климатических и даже тектонических изменений и косвенно повлияли на очередное повышение содержания кислорода в атмосфере. Кроме того, именно благодаря «красному» планктону сформировалось 70 % мировых нефтегазовых запасов.

Последний и пока еще не закончившийся этап преобразования планеты начался около 20 млн лет назад и связан с развитием на суше травянистого биома — степи, включая саванны, прерии, пампасы. Благодаря освоению новых путей фотосинтеза травы превратили степь в наиболее продуктивный наземный биом с самыми плодородными почвами, которые стали важнейшим долговременным накопителем углерода. Усиление давления травоядных животных на степную растительность привело к формированию у трав защитных кремневых телец — фитолитов, что вызвало новую волну роста разнообразия травоядных копытных и усиление потока биогенного кремнезема в Мировой океан. Как итог в океане произошла очередная смена основных групп планктонных водорослей: вперед вырвались потребители кремнезема, что снова привело к заметным климатическим изменениям. Плодородная и обильная степная экосистема сыграла важную роль в становлении человеческой цивилизации и распространении последнего вида человека по всем континентам, исключая скрывшийся под ледяным панцирем Антарктический архипелаг. Бессмысленные пути развития человеческой цивилизации при мощнейших возможностях этой цивилизации как новой геологической силы ведут к деградации всех биомов (в первую очередь степного) и исчерпанию невосполнимых ресурсов (полезных ископаемых), образовавшихся благодаря деятельности всех живых организмов планеты в течение 4 млрд лет, что, несомненно, закончится коллапсом.