Дэвид Кристиан - Большая история [С чего все начиналось и что будет дальше]

Первые массовые вымирания произошли еще в архейском эоне. Определенно, большая кислородная катастрофа 2,5 млрд лет назад убила множество бактерий, для которых кислород был ядовит. На самом деле, возможно, это было самым масштабным вымиранием из всех. Многие группы видов также исчезли в те периоды в конце протерозоя, когда возникала Земля-снежок, и, как мы знаем, в конце эдиакарского периода. С тех пор нам известно по меньшей мере пять периодов массового вымирания, когда уничтожалось больше половины существующих видов.

Кембрийский взрыв завершился серией вымираний, которые начались около 485 млн лет назад. Жертвой пали многие виды трилобитов. Эта же участь постигла множество более необычных кембрийских видов, останки которых были найдены в сланцах Бёрджес в Канаде и в регионе Чэнцзян в Китае [104] Чудесная, хотя и спорная книга об окаменелостях в сланцах Бёрджесс: Stephen Jay Gould . Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History. London: Hutchinson, 1989. . Ордовикский период 450 млн лет назад тоже окончился массовым вымиранием, в котором, возможно, исчезло 60 % всех родов.

Самое масштабное массовое вымирание произошло в конце пермского периода, 248 млн лет назад. На этот раз исчезло более 80 % всех родов, включая последних трилобитов. Точные причины этого вымирания остаются неясными. Возможно, его вызвал выплеск магмы, которая пробилась через кору мощными извержениями, подняв на воздух достаточно пепла, чтобы остановить фотосинтез. Сегодня подтверждения этому можно найти в Сибири, в большой вулканической области под названием Сибирские траппы. В результате извержений в атмосферу поступило огромное количество углекислого газа, так что, когда пыль улеглась, его уровень подскочил, содержание кислорода упало, а океаны нагрелись. Земля рыгнула, и биосфера содрогнулась. По некоторым оценкам, температура в океанах, возможно, достигла целых 38 °C – достаточно, чтобы убить большинство морских организмов и почти полностью прекратить в морях фотосинтез. Нагретые океаны могли удерживать меньше кислорода и поддерживать жизнь в меньших количествах, а клатраты – шары замерзшего метана, тающие в глубине их, – испускали, вероятно, огромные пузыри метана. Это было парниковое вымирание, здесь убивала жара, а не мороз [105] Термин используется здесь: Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life. P. 222. . В экстремальном парниковом мире крупные организмы выживали только в более холодных полярных средах, на крайнем севере и юге огромного суперконтинента Пангеи.

На фоне резких изменений раннего фанерозоя зрела новая биосфера. В связи с распространением растений, грибов и животных на суше преобразилась поверхность Земли. Особенно важно было распространение фотосинтезирующих растений, потому что они поглощали гигантское количество углекислого газа и выделяли огромные объемы кислорода. Благодаря этому изменились настройки термостатов биосферы и возник новый климатический режим с более высоким содержанием кислорода и низким содержанием углерода, чем когда-либо ранее. По большому счету, этот режим длится до сих пор.

Колонизировать сушу было очень трудно – примерно как колонизировать новую планету. Жизнь развивалась и процветала в воде 3 млрд лет. Все клетки появились в соленых водоемах. Организмы плавали в жидкости, выделяли из нее необходимые газы и химикаты и вылавливали себе пищу. Вдали от воды им требовались вспомогательные системы, хитроумные, как космический скафандр. Нужна была плотная кожа, которая удерживала бы влагу и не давала телу высохнуть. При этом она должна была быть достаточно проницаемой, чтобы пропускать углекислый газ или кислород. Тут необходим тонкий баланс. Чтобы удовлетворить эти противоположные требования, листья используют крошечные поры, устьица, которые пропускают углекислый газ внутрь, а воде позволяют просачиваться наружу. Размер и количество устьиц зависит от окружающей температуры, влажности и содержания углекислого газа.

Как организмам размножаться вне воды? Как уберечь яйца или детенышей от страшной участи засыхания? Кроме того, вода обеспечивала плавучесть, которой на суше явно не хватает. Для крошечных насекомых, таких как блохи, это было не важно. Они слишком легкие, чтобы волноваться о гравитации, поэтому блоха может спокойно спрыгнуть со скалы. Но для крупных организмов гравитация все же была проблемой. Чтобы встать, им требовалась поддержка каркаса из костей или древесины. А стоя они нуждались в хитроумной водопроводной системе, по которой жидкость циркулировала бы вопреки гравитации так, чтобы поступать к каждой клеточке тела. Растения обеспечивали циркуляцию жидкости по корням и внутренним каналам, пользуясь способностью воды взбираться вверх по узким протокам с помощью капиллярного эффекта. У животных развились специальные насосы (они же сердца), которые помогают обеспечивать циркуляцию жидкостей и питательных веществ и удалять токсины.

Всерьез многоклеточные стали колонизировать сушу после позднего ордовикского вымирания, 450 млн лет назад. Именно тогда несколько бесстрашных групп растений и животных впервые выбрались из океанов на берег, вероятно воодушевленные мощным потоком энергии, который был вызван ростом содержания кислорода в атмосфере.

Первые сосудистые растения, по тканям которых могли циркулировать жидкость и питательные вещества, обнаружились на суше около 430 млн лет назад. Вскоре за ними последовали грибы и животные. Простые, похожие на скорпионов членистоногие уже могли процветать здесь тогда же, когда и первые сосудистые растения. Древнейшие амфибии точно расхаживали по земле 400 млн лет назад – так датированы ископаемые следы подобных животных в Ирландии и Польше. В амфибий превратились рыбы, способные дышать вне воды и ходить по мелководью высыхающих озер и рек, как современный рогозуб. Но всем им приходится оставаться рядом с водой, куда они откладывают яйца. Это были первые крупные сухопутные позвоночные. Некоторые из них были размером с нас с вами.

Сухопутные растения оказали особенно большое воздействие на атмосферу, потому что вдыхали углекислый газ и выдыхали кислород. Количество кислорода в атмосфере после ордовика быстро росло и увеличилось примерно с 5–10 % до уровня значительно выше нынешнего, вероятно до 35 %, а затем стабилизировалось. Начиная с отметки примерно в 370 млн лет назад уровень кислорода в атмосфере в основном составлял от 17 до 30 % [106] Tim Lenton . Earth Systems Science: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 44. . Нам это известно, потому что ученые видят свидетельства спонтанных пожаров на протяжении всего этого времени, а огонь не может вспыхнуть при содержании кислорода намного ниже 17 %. Вероятно, самым высоким оно было в пермский период (от 300 до 250 млн лет назад).