Андрей Журавлёв - Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Оказывается, в появлении естественных железных зубов нет ничего удивительного. Изначально скелеты были нечем иным, как складом ионных излишков (кальция, фосфата и прочих), отслуживших свое время в обмене веществ. А поскольку практически ничего лишнего любому живому существу не требуется, этот склад сам стал превращаться в орган, например в опорный скелет у кораллов, губок, водорослей и других рифостроителей. Именно из сросшихся известковых скелетов этих организмов и образуются рифы. Железо, являющееся одним из компонентов гемоглобина (белка, переносящего кислород) и других жизненно важных пигментов (не случайно его недостаток приводит к анемии), тоже в конце концов оказывается на складе в виде ферромагнитных оксидов (магнетит, магге-мит) или сульфидов (грейгит). Так почему бы этим запасам не найти иного применения?

Хитоны и нашли: во время отливов они вообще остаются на суше, затаившись в ямке под восемью пластинками своего панциря. Ямку, иногда в несколько сантиметров глубиной, хитон выскребает радулой — многорядной системой зубов — обычно в известняке, но может и в более прочных горных породах. Там хитоны выискивают микроскопические водоросли и бактерии, которыми питаются, попутно разрушая прибрежные скалы и превращая их в причудливые острова. Однако чтобы скоблить известняк, нужно иметь зубы крепче, чем порода. И хитоны отрастили себе железные самозатачивающиеся зубы — из магнетита (Fe 30 4). Может, и мы со временем приспособимся отращивать себе железные (или золотые — мечтать так мечтать) зубы, поскольку собственные, гидроксилапа-титовые, с нашей необузданной тягой к нездоровой пище не справляются — и приходит кариес. Осталось только, подобно хитонам, прожить на Земле полмиллиарда лет, и полный рот золота нам обеспечен.

Акантарии — одноклеточные существа из группы ри-зарий, которые парят в толще океана, выставив из раковинки сотни тонких лучиков цитоплазмы — аксоподий, предпочли для постройки своего игольчатого скелетика использовать целестин (SrSO 4). Этот красивый небесно-голубой минерал используется человеком уже более двух тысяч лет в фармацевтике и прежде всего в пиротехнике: именно он придает праздничным фейерверкам кармино-во-красный цвет. Но вот зачем столь легко растворимый в морской воде сульфат стронция понадобился акантари-ям, совершенно неясно. Чтобы быть невидимыми? Ведь целестин прозрачный. Или акантарии появились в такое время, когда, и в таком месте, где в океан поступало много стронция и сульфата? Это мы вряд ли узнаем, поскольку целестиновый скелет растворяется, едва только акантария умирает, и в ископаемом виде не сохраняется.

Всего же организмы используют более 60 различных видов минералов.

У многих организмов состав скелета — это увековеченная в камне память о времени его появления. Суждено было родиться, если применять это понятие к целым группам организмов, а не к индивидам, в холодную эру, останешься на все время своего существования с арагонитовым или магнезиальнокальцитовым скелетом. А если условный день рождения совпал с теплой эрой, быть скелету кальци-товым. «Дети» холодной эры — это, например, улитки, ше-стилучевые кораллы, живущие в трубочках кольчатые черви — сабеллиды (арагонит) и иглокожие (магнезиальный кальцит); а вот, скажем, ракообразные, мшанки и брахио-поды с простой кальцитовой раковиной начали свое существование в теплые времена.

Кембрийский рифостроящий организм Chabakovia (Rhizaria) со скелетом из магнезиального кальцита; Южный Урал, Оренбургская обл.; 520 миллионов лет. Палеонтологический институт РАН

Дело в том, что в такие времена содержание в атмосфере углекислого газа в два-три и более раза превышало нынешнее. А поскольку воздушная оболочка Земли тесно взаимодействует с жидкой, то и океан пополнялся углекислым газом. Газ, реагируя с водой, образовывал нестойкую угольную кислоту, которая быстро распадалась на ионы водорода и бикарбоната, а последний — на ионы карбоната и водорода [СO 2+Н 2O <-> Н 2СO 3<-> H ++ HCO 3 -<-> 2Н ++ С0 3 2-]. Избыток ионов водорода подкисливал морскую воду. Если, скажем, их содержание в океане было в два раза выше нынешнего, то водная среда из нейтрального состояния переходила в кислое и арагонитовые, а также магнезиально кальцитовые скелеты, если они были плохо изолированы от водной среды органическими оболочками, начинали растворяться еще при жизни своих владельцев.

Раковина современной улитки Crysomallon squamiferum (диаметр 3,5 сантиметра), обитающей среди черных курильщиков, построена из железа и серы; Индийский океан. Шведский музей естественной истории, Стокгольм (предоставлено Андерсом Вареном)

Кальцитовый панцирь кембрийского членистоногого трилобита Aldonaia ornata (длина 3 сантиметра); река Лена, Республика Саха (Якутия); 515 миллионов лет. Палеонтологический институт РАН

Раковины палеогеновых улиток из арагонита (высота до 50 сантиметров); Пиренеи, Арагон, Испания; 65–30 миллионов лет. Музей Сантьяго Лафарга, Барбастро

Такие эпохи массового растворения, связанные с наступлением теплой эры, случались примерно 500 и 200 миллионов лет назад. Коснулись эти события в основном водорослей, губок и кораллов, у которых минеральные скелеты не были достаточно изолированы от внешней среды. Кто-то приспособился к новым условиям, сменив скелет на более устойчивый — кальцитовый. Кто-то вовсе отказался от этой тяжелой ноши. Кто-то и совсем вымер. Нечто подобное происходит с современными рифами, строители которых — шестилучевые кораллы, зеленые и красные водоросли, пользуясь благами холодной эпохи, обходились «быстрорастворимыми» скелетами. Нынешний, пока незначительный, подъем уровня углекислого газа уже привел к сокращению площади рифостроения. По прогнозам некоторых биохимиков, если эта тенденция сохранится, то не пройдет и ста лет, как рифы в их современном виде исчезнут. Так, по крайней мере, рассчитали экологи Джон Гинотт из Института охраны моря в Сиэтле и Роберт Буддмейер из Канзасской геологической службы.

Другим важным источником изменений состава Мирового океана являются срединно-океанические хребты. Чем больше их протяженность, а этот показатель зависит от числа континентов, тем больше выделяется базальтовой лавы. Взаимодействуя с морской водой, свежий базальт поглощает ионы магния, и в самой воде остается больше ионов кальция. В итоге, как полагают геолог-тектонист Лоуренс Харди и палеонтолог Джордж Стенли из Университета имени Джона Хопкинса в Балтиморе, преимущество получают организмы с кальцитовым скелетом.