Дж. Д. Макдугалл - Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед

Первые пресмыкающиеся появились в ископаемой летописи около 330 миллионов лет назад, в каменноугольный период (карбон). Задолго до этого и даже еще до появления амфибий сушу завоевали растения. Подобно своим животным коллегам они быстро распространялись, заполняя новую среду обитания. Следует отметить, что этот период назван каменноугольным по причине широкого распространения относящихся к нему месторождений каменного угля — измененных остатков огромных масс растительного материала древних тропических лесов.

Древнейшие окаменелые остатки растений относятся к силурийскому периоду. Подобно земноводным и пресмыкающимся, растениям пришлось столкнуться с рядом трудных проблем при колонизации суши, в сущности, подобных тем, с которыми столкнулось и царство животных. Древнейшие растения суши размножались посредством спор, подобно современным папоротникам, и для воспроизводства им требовалась влага. Судя по всему, их распространение вначале ограничивалось прибрежными местностями, примыкавшими к водным бассейнам. Споровые растения достигли расцвета и широкого распространения в палеозое. Например, большая часть месторождений каменного угля в северном полушарии образовалась из остатков огромных споровых деревьев, которые росли на болотах. Характерной особенностью многих из этих месторождений является чередование в них пластов угля с морскими осадками. Очевидно, низменные угольные болота периодически затоплялись морской водой — еще одно указание на частые колебания уровня моря в палеозое. Имеются признаки наличия в конце палеозоя оледенения в приполярных областях, и многие геологи полагают, что широкое распространение на земной поверхности таких сочетаний (ассоциаций) перемежающихся пластов каменного угля и морских осадков представляет собой результат повторяющихся разрастаний и таяния полярных ледовых шапок с сопровождающими их колебаниями уровня моря.

Подобно животным, растения — по мере их переселения из водной среды на континенты — также столкнулись с необходимостью укрепления своих несущих структур, которые удерживали бы их собственный вес. Это в конце концов привело к развитию толстых стволов и древесины. Величайшее значение имело развитие в растениях системы транспортировки воды и питательных веществ по стволу — так называемой васкулярной, или сосудистой, системы, а также развитие некоего аналога яйца рептилий — событие, которое позволило растениям широко и быстро распространиться по всем континентам. Мы имеем в виду возникновение семени. Семена появились в девоне. Они позволяли растениям размножаться не обязательно в водной среде или в условиях высокой влажности. Очень скоро в результате эволюции возникли крупные семенные растения с толстыми, состоящими из древесины стволами и мощной корневой системой, а именно — деревья, и вид суши изменился. Впервые в истории нашей планеты с тех пор, как растения колонизировали континенты, появилось то, что мы сейчас называем почвой с ее высоким содержанием органического материала, обусловленным гниением растений. Хотя растения и животные конца палеозоя весьма отличались от современных, в конце этой эры

Земля стала гораздо более знакомым для нас местом, чем вначале.

Пожалуй, наиболее знакомой формой жизни, которую мы заметили бы в конце палеозоя, были бы насекомые. В ископаемой летописи они появляются в девонский период, вскоре после того, как появились первые сухопутные растения, но до того, как амфибии начали заселять континенты. Самые первые насекомые были бескрылыми, но к концу палеозоя уже существовали стрекозы, кузнечики и — хотите верьте, хотите нет — тараканы, которые, как и каменноугольные болота, процветали в карбоне. Образ жизни и среда обитания насекомых были весьма разнообразны уже в палеозое, а их эволюция, вероятно, тесно переплетается с развитием наземных растений и животных. В наше время насекомые являются самой многочисленной группой организмов на Земле.,

Интересный аспект перемещения жизни на сушу связан с образованием, которое сейчас широко обсуждается в выпусках новостей, а именно — с озоновым слоем. Озон представляет собой вещество, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. Большая часть кислорода в атмосфере — это O 2, но сильная радиация со стороны Солнца в верхней части атмосферы разбивает этот кислород на отдельные атомы. Озон возникает, когда эти атомы соединяются с оставшимися молекулами O 2, образуя O 3. Важность озонового слоя верхней части атмосферы Земли определяется тем фактом, что молекула O 3поглощает коротковолновую (ультрафиолетовую) радиацию Солнца. Без этого щита большая часть живых организмов суши подверглась бы разрушающему воздействию этого мощного ультрафиолетового излучения или вообще бы погибла. Жизнь в океанах гораздо менее чувствительна к нему, поскольку даже сравнительно тонкий слой воды создает надежный щит, защищающий от этого вредоносного излучения.

Рис. 8.4. В конце палеозоя все главные континенты соединились, образовав один гигантский массив суши, называющийся Пангея, который простирался от полюса до полюса. Приводится с изменениями по рисунку 20-17(a) из книги: Ф. Пресс и Р. Сивер. «Земля», 4-е изд., изд-во W. H. Freeman and Company, 1986.

В главе 4 были описаны данные каменной летописи, указывающие на возрастание содержания кислорода в атмосфере около двух миллиардов лет назад. Тем не менее большинство геологов считает, что даже к началу палеозоя содержание кислорода в атмосфере составляло лишь малую долю его нынешнего содержания. Как выяснилось, максимальное количество озона в верхней части атмосферы образуется при условиях, когда содержание кислорода составляет приблизительно 10% от нынешнего. При такой концентрации атмосферного кислорода озоновый слой обеспечивает наиболее эффективную защиту от смертельного ультрафиолетового излучения. Насколько нам сейчас известно, такая ситуация была на Земле в силурийский период, когда на суше появились древнейшие растения. Является ли это простым совпадением? Вероятно, нет.

Даже из обзора пикантных подробностей истории палеозоя, рассказанных в этой главе, видно, что данная эра явилась свидетелем революционных изменений в природе Земли. К ее концу жизнь колонизировала континенты, почти все из которых к этому времени оказались объединенными в гигантский массив суши, простиравшийся от полюса до полюса (рис. 8.4). Сборку этого гигантского континента сопровождали крупные эпизоды горообразования, воздвигшие такие горные системы, как Аппалачские горы и Урал. Была подготовлена почва для эволюции млекопитающих, динозавров и птиц в мезозойскую эру. Но палеозойская эра завершилась — приносим наши извинения Т. С. Элиоту — не хныканьем, а кое-чем гораздо более катастрофическим. Граница между палеозоем и мезозоем отмечается самым крупным массовым вымиранием, известным в каменной летописи. По оценкам специалистов, около 80 или 90 процентов (!) всех видов, обитавших в океанах в конце пермского периода, не вошло в мезозойскую эру, а поскольку геологическая летопись для сухопутных растений и животных менее полна, чем для морских, то очевидно, что первые пострадали более жестоко. Хотя есть много гипотез о причинах этого вымирания, по-прежнему нет полной уверенности в отношении значения этой катастрофы для жизни на Земле. Некоторые из предположений, выдвинутых для объяснения этого и других массовых вымираний, следы которых сохранились в каменной летописи, будут рассмотрены в главе 10.