История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет

Хейзен Роберт

Действительно, на создание первых крошечных листочков – ловушек энергии понадобились еще десятки миллионов лет эволюционной борьбы растений за солнечную энергию. Самое высокое растение с самыми крупными листьями обладало преимуществом – и в этом направлении развивались веерообразные папоротники, разветвленные кроны и могучие древесные стволы. Около 360 млн лет назад на планете возникли леса – совершенно новый вид наземной экосистемы. Впервые в истории земная суша покрылась изумрудной зеленью.

И опять вспомним основную идею – горные породы развивались в единстве с новой, зеленеющей жизнью. Стремительное распространение растений на суше, в том числе гигантских деревьев, имело серьезные минералогические

последствия. Климатическое выветривание наземных пород, включая базальты, граниты и известняки, сопровождалось развитием корневой системы деревьев и их быстрым биохимическим распадом. В результате возникали, углубляясь и распространяясь все шире, почвы, богатые глинистыми минералами, органической материей и целыми армиями микроорганизмов, которые, в свою очередь, обеспечивали плодородную среду обитания для роста все более крупных деревьев и грибов.

Корневые системы, скрытые под землей, стремительно эволюционировали. Одним из самых важных факторов стали новые симбиотические отношения между корнями растений и разветвленными грибницами, называемыми микоризой. Это удивительное звено эволюции повлияло на многие из существующих по сей день видов растительности; на самом деле некоторые растения плохо развиваются на почвах, где отсутствуют грибные споры. Микоризные грибы эффективно извлекают фосфаты и другие питательные вещества из почвы и передают их растениям, которые, в свою очередь, регулярно снабжают грибы глюкозой и другими углеводами. Эту конструкцию нелегко представить, но на самом деле переплетение корней и нитей грибниц под землей часто намного превосходит по размерам наземную часть дерева, видимую глазом.

По мере распространения съедобных растений интенсивно развивался и животный мир. Первыми наземными обитателями суши стали беспозвоночные: насекомые, пауки, черви и другие мелкие существа. Позвоночные, родоначальником которых 500 млн лет назад послужила беззубая рыба, претерпели эволюцию протяженностью более 100 млн лет, находясь в океане, прежде чем начали колонизировать сушу. Свирепые, страшные на вид броненосные рыбы с могучими челюстями возникли 420 млн лет назад; более знакомые нам хрящевые акулы и костистые рыбы появились и породили множество разновидностей в течение следующих 20 млн лет. Но на суше позвоночных не было вообще.

Недавнее открытие в Китае костей ископаемых рыб возрастом 395 млн лет показало эволюционный переход от рыб с их плавниками к четвероногим наземным животным. Примерно в течение 20 млн лет рыбы вольготно существовали на шельфе, а порой и на прибрежной суше. У некоторых видов рыб развились примитивные легкие, что позволяло им проводить на суше все больше времени, но потребовались еще миллионы лет, чтобы животные с прочным скелетом полностью освоились на суше и стали постоянно дышать воздухом. Кости древнейшего ископаемого четвероногого животного – ходячей рыбы, лапы которой были больше похожи на ласты, найдены в породе возрастом 375 млн лет.

За последние два десятилетия усилился интерес ученых к процессу перехода от рыбы к амфибии, что привело к расцвету палеонтологических открытий по всему миру, от Китая до Пенсильвании. Судя по новым ископаемым находкам, переходные формы животных существовали примерно в течение 30 млн лет, постепенно приспосабливаясь к условиям суши, но все еще сохраняя отчетливые анатомические признаки рыб. Первые подлинные амфибии появились около 340 млн лет назад, в разгар так называемого Каменноугольного периода, когда сырые низины по всему миру покрывались болотистыми лесами. Эти примитивные сухопутные животные, обладавшие характерными широкими и плоскими черепами и расходящимися в стороны пятипальцевыми лапами, а также ушами, способными прислушиваться к наземным звукам, и другими «сухопутными» чертами, явственно отличались от своих

рыбьих предков. Ко временам Каменноугольного периода земная твердь уже имела более близкий к современному вид: была покрыта дремучими зелеными лесами, где росли в основном папоротниковые деревья, болотными трясинами и сочными лугами, населенными бесчисленной армией насекомых, амфибиями и другими существами. Благодаря взаимодействию с живой природой прибрежные горные породы и минералы также приблизились к современному состоянию по своему разнообразию и расположению.

Но не думайте, что на Земле опять наступили застойные времена. Менялись погодные условия, засухи и наводнения терзали сушу, не говоря уже о неожиданных падениях астероидов и извержениях супервулканов, которые наносили жизни такой урон, какого хотелось бы избежать в будущем. Но Земля со своей флорой и фауной оказалась невероятно устойчивой ко всем напастям. Жизнь всегда приспосабливается к изменениям окружающего мира, когда бы эти изменения ни происходили.

Третье Великое кислородное событие

300 млн лет назад Земля была покрыта густыми лесами. Лиственная биомасса воспроизводилась и отмирала в таких масштабах, что из плотного слоя отмерших растений начал формироваться новый вид породы – богатый углеродом черный уголь (отсюда и название – каменноугольный период). Одним из следствий такого потребления углерода органикой стало новое обогащение атмосферы кислородом, подобное тому кислородному событию, которое произошло в предыдущую неопротерозойскую эпоху. Возрастание содержания кислорода в атмосфере шло постепенно, от примерно 18 % 380 млн лет назад до 25 % около 350 млн лет назад, а затем до 30 % или больше 300 млн лет назад. По некоторым оценкам, одно время содержание кислорода в атмосфере превышало 35 %, т. е. было значительно выше современного уровня. Эти цифры отнюдь не являются догадками: в прекрасных образцах янтаря каменноугольного периода, в окаменевшем древесном соке встречаются пузыри древней атмосферы, которые до сих пор содержат более 30 % кислорода.

Повышение содержания кислорода в атмосфере благоприятно сказалось на развитии животного мира. Больше кислорода – больше энергии и выше скорость метаболизма. Самым ярким проявлением всплеска в животном мире оказались гигантские насекомые, например чудовищная стрекоза с размахом крыльев около метра. Увеличение объема кислорода способствовало повышению плотности воздуха, что облегчало летание и парение. Несомненно, именно в это время животные начали подниматься на возвышенные места, поскольку сгущение воздуха способствовало дыханию в горах.

В течение десятков миллионов лет на суперконтиненте Пангея жизнь процветала. Этому способствовал мягкий климат и изобилие ресурсов. Но внезапно таинственным образом 251 млн лет назад произошло самое крупное стихийное бедствие в истории Земли – жизнь почти исчезла.

Великое вымирание и другие массовые бедствия

За последние 540 млн лет накопилось множество ископаемых: сотни тысяч образцов кораллов и морских лилий, плеченогих и щупальцевых мшанок, двустворчатых моллюсков и улиток, не говоря уже о гигантском количестве микроорганизмов. Это свидетельствует о потрясающей биологической изобретательности. По данным специалистов, только трилобитов насчитывается более 20 тыс. разновидностей, и год за годом в каталогах появляются новые описания. С учетом того, что трилобиты населяли Землю всего около 180 млн лет (от 430 до 250 млн лет назад), в среднем каждые несколько тысяч лет появлялся новый вид трилобита. Если же судить по богатейшему разнообразию окаменелостей, можно прийти к выводу, что в течение 500 млн лет каждое столетие появлялось несколько новых видов.