Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого
Шрифт:
К интервалу 1,9—2,0 млрд. лет приурочены древнейшие остатки фотоавтотрофных эукариот — микроскопических зеленых водорослей. В этом же интервале известны и первые проблематичные пеллеты. Фекальное их происхождение пока не доказано. Если оно подтвердится, то можно будет говорить о появлении в среднем протерозое первых многоклеточных животных (скорее всего, представителей зоопланктона). Другим косвенным свидетельством существования многоклеточных животных (в этом случае — бентосных) являются следы ползания в отложениях верхнего протерозоя с возрастом 1,35 млрд. лет. А первые достоверные телесные остатки многоклеточных животных относятся к отложениям венда (650—570 млн. лет). Именно эта фауна, открытая Р. Сприггом и детально описанная М. Глесснером, по месту первоначальной находки (Эдиакара в Южной Австралии)
Эта вендская фауна поистине изумительна. Она представлена формами, не встречающимися больше ни в каких других отложениях. Поражает прежде всего размер отпечатков (остатки медуз достигают почти метра в поперечнике) и полное отсутствие скелетов даже у тех организмов, которые без них, казалось бы, немыслимы. Так, встречены отпечатки, напоминающие обнаженных моллюсков и членистоногих, и трехлучевой диск, похожий на представителя иглокожих. Помимо бентосной макрофауны (среди которой преобладают кишечнополостные), имеются остатки микрофитопланктона, бентосных водорослей и даже… грибов. Установлено, что бентосные организмы неглубоко зарывались в осадок, и степень его биогенной переработки невелика. Удивительная сохранность остатков мягкотелых организмов свидетельствует о слабом развитии сапротрофов в экосистемах докембрия.
Вендская биота является венцом органического мира докембрия. К началу фанерозоя, таким образом, представлены уже все четыре царства живых организмов (дробянки, растения, грибы и животные), а из девяти подцарств на арену жизни не вышли лишь высшие растения да, возможно, миксомицеты (они вообще неизвестны в ископаемом состоянии). При этом поверхностная оболочка планеты была еще слабозаселенной — освоены были лишь главным образом мелководья, хотя живое вещество уже принимало деятельное участие в различных геологических процессах, в частности в рудообразовании.
Рубеж докембрия и фанерозоя В. В. Меннер и Н. А. Штрейс назвали «величайшей биостратиграфической границей». Он знаменателен внезапным появлением наружных скелетов у представителей самых разнообразных типов многоклеточных животных: губок, брахиопод, членистоногих, иглокожих, моллюсков… О причинах такой внезапной «скелетизации» много спорят; единого мнения пока нет. Возможно, что это связано с прогрессирующим увеличением доли кислорода в атмосфере (минерализация скелетов у эукариот осуществляется коллагеном, а для его образования, в свою очередь, требуется достаточно высокое парциальное давление кислорода).
Процесс освоения жизненного пространства продолжался в палеозое. Предполагают, что из мелководья жизнь стала распространяться как в глубь океанов, так и внутрь материков. Освоение материков первыми высшими растениями началось в ордовике, но до середины девона оно происходило довольно медленно. Появление первых зарослей растений по берегам морей сильно изменило характер стока в океан. Возникают прибрежные лагуны — отстойники пелитового материала, дальше которых поступление терригенного вещества в океан сокращается. Вода в морях становится прозрачнее, мощность эвфотической зоны увеличивается, продуктивность фитопланктона растет.
В позднем девоне, как показала ленинградский палеоботаник Н. С. Снигиревская, на поверхности нашей планеты впервые появляются леса. Это обстоятельство значительно уменьшило поверхностный сток с континентов и ослабило эрозию. На поверхности материков впервые возникают и постоянные пресноводные водоемы — озера и реки.
Однако палеозойские и мезозойские флоры по сравнению с современными обладали еще довольно слабыми противоэрозионными и почвообразовательными свойствами. Наклонные рыхлые субстраты не зарастали и быстро размывались. Интенсивно развивалась растительность лишь в понижениях рельефа, куда сносились питательные элементы.
Привычные нам ландшафты и знакомый «ансамбль» живого вещества сформировались на Земле лишь в меловое время, после появления цветковых растений. Возникновение нового типа растительности обусловило большую устойчивость поверхности материков к эрозии; возросла скорость зарастания оголенных грунтов, ускорился процесс почвообразования. При этом за счет более активного воздействия растительности и продуктов ее опада на грунты увеличилась мощность зоны гипергенеза (особенно в тропической зоне).
Остановится ли на этом эволюция? «По-видимому, масса живого вещества растет в ходе геологического времени, и процесс захвата земной
коры живым веществом еще не закончен» — так отвечает на этот вопрос В. И. Вернадский [65] . Вернадский ставит и другую проблему, для решения которой у него не хватало фактического материала: «Жизнь проникает всюду, где ее не было, но мы не можем утверждать, что это действительно были всегда свободные от жизни области планеты, никогда в другие геологические времена ею не занятые. Представляется возможным, что эти свободные от жизни области образовались в ближайшие геологические эпохи, и мы наблюдаем только освоение новыми формами жизни областей, в которых старое живое вещество почему бы то ни было исчезло… Но возможно и допущение, что мы здесь видим и реальное расширение области жизни, причем шла длительная эволюция организмов, приспособляющихся к новым условиям. Мне кажется, иначе трудно уверенно объяснять приспособления глубоководных, живущих глубже 6 км, организмов, но доказанным это считаться не может [66] .65
Вернадский В. И. Проблемы биогеохимии. — Труды БИОГЕЛ ГЕОХИ АН СССР, т. 16, с. 73—74.
66
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения, с. 284.
Данные современной науки подтверждают, что «реальное расширение жизни» в геологической истории действительно происходило.
Глава шестая. Метабиосфера
Стало очевидным единство стратисферы Земли, как результат развития былых биосфер планеты.
На Среднем проспекте в Ленинграде все пространство между 19-й и 20-й линиями занимает величественное здание, отделанное серым камнем. По праву его называют «Дворцом геологии». Когда-то здесь помещался Геологический комитет — по существу, единственное геологическое учреждение дореволюционной России, а сейчас размещены три головных учреждения Министерства геологии СССР: Всесоюзный геологический институт имени А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ), Всесоюзная геологическая библиотека и Центральный геологоразведочный музей имени Ф. Н. Чернышева. Просторный, светлый вестибюль, широкая, идущая до самого верха лестница. Ее ступени выложены плитами так называемого ортоцератитового известняка с остатками ортоцерасов (вымерших головоногих моллюсков) и морских лилий. А у подножия лестницы — другие нерукотворные создания природы: глыба каменного угля из Донбасса, ископаемые стволы деревьев, шедевр мезозойской эры — аммонит. Следы былых биосфер…
В январе 1959 г. во «Дворце геологии» открылась V сессия Всесоюзного палеонтологического общества (ВПО). Такие сессии собираются каждый год; но тема этой была необычной: «Значение биосферы в геологических процессах».
Этот представительный форум — на нем присутствовало больше 500 ученых — был первым научным съездом, где так разнообразно и всесторонне была рассмотрена роль живого вещества в формировании земной коры. Ее инициатор, известный советский палеонтолог, впоследствии — лауреат Ленинской премии, Борис Павлович Марковский (1895—1966) сделал программный доклад «Жизнь как геологический фактор». А потом были заслушаны многочисленные более специальные сообщения, посвященные вопросам биогенного происхождения карбонатных пород, горючих ископаемых, железных и марганцевых руд, фосфоритов, бокситов…
V сессия ВПО подвела итог исследований, проведенных за несколько десятилетий, прошедших после опубликования работ Вернадского о биосфере. Но этим не исчерпывается ее значение — одновременно она открыла новый этап исследований роли жизни в геологических процессах. А ровно через 20 лет в том же зале собралась XXV, юбилейная, сессия ВПО, посвященная теме «Палеонтология и эволюция биосферы».
Идеи В. И. Вернадского по праву обрели всеобщее признание. В блестящую плеяду ученых, достойно развивающих эти идеи, входят многие современники и младшие современники Вернадского. Их усилиями достигнуты выдающиеся успехи в исследовании роли жизни в формировании земной коры. Этому вопросу и посвящена последняя глава нашего повествования.