Земля и жизнь - Александр Вологдин

Во второй половине третичного периода - неогене - очертания морей и континентов, рельеф земной поверхности уже близки к современным, климат стал холоднее, в горных районах были оледенения. Происходят большие изменения наземной флоры и фауны, в умеренных поясах тропические и субтропические растения сменяются растительностью с опадающей листвой, возникают поросшие злаками и другими травами степные и лесостепные пространства, и позднее, в конце третичного и в четвертичном периоде появляется растительность тайги, тундр. На юге растительность, а также и животный мир изменяются меньше и сохраняют более древний облик.

Изменение климата и особенно появление нового растительного покрова - широкое распространение сухих лугов и лесостепей,- как показал еще в 70-х годах прошлого века основатель современной палеонтологии В. О. Ковалевский, резко сказалось на развитии млекопитающих и в первую очередь травоядных копытных.

Индрикотерий - крупнейшие млекопитающие позднетретичного времени. Реконструкция К. К. Флерова

Несколько миллионов лет назад появились уже все семейства и многие роды ныне существующих млекопитающих: лошадиные, свиньи, олени, жирафы, полорогие (быки, антилопы), гиены, кошки, ластоногие, обезьяны, в том числе человекообразные, хоботные - мастодонты и древние слоны. У многих копытных (лошадиных, оленей, полорогих) выработались хорошие приспособления к быстрому бегу и питанию травянистыми растениями. Ноги их удлинились, коренные зубы стали постоянно растущими с высокой коронкой. Впервые эти основные изменения в истории копытных млекопитающих в зависимости от изменения условий жизни были установлены В. О. Ковалевским.

В конце миоцена и в плиоцене в Европе, Азии, Африке была широко распространена так называемая гиппарионовая фауна, в состав которой входили трехпалые лошади - гиппарионы, свиньи, олени, жирафы, разнообразные антилопы, мастодонты, гиены, барсуки, виверры, медведи, кошки, в том числе гигантские тигры - саблезубы, грызуны. Из птиц характерны страусы. Во второй половине плиоцена эта фауна исчезла в Европе, большей части Азии, Средней Америке. В Африке она просуществовала дольше и превратилась в современную фауну саванн. Огромные скопления остатков гиппарионовой фауны обнаружены и раскопаны на территории Молдавии, Украины, Кавказа, Средней Азии, Казахстана.

Четвертичный период, или антропоген, начавшийся более 1 млн. лет назад, богат событиями. В это время образовались многие виды существующих высших растений и животных, формировались современные флора и фауна. В начале антропогена даже на севере было тепло, растительный и животный мир отличался от современного. В Евразии, например, были широко распространены гигантские древние слоны, крупные, высотой до 2-х метров и с громадным рогом на лбу носороги - эласмотерии, дикие однопалые лошади, верблюды, антилопы, олени, различные грызуны, в том числе похожие на гигантских бобров, трогонтерии, страусы. Несколько позже появились пещерные гиены и медведи, крупные длиннорогие бизоны, большерогие олени, трогонтериевые слоны, олени и мало отличавшиеся от современных волки, лисицы, зайцы, куницы и др. Во второй половине антропогена в связи с изменением рельефа, морских течений, образованием холодных морей имело место резкое похолодание, приведшее к обилию снегового покрова и возникновению оледенений больших пространств Европы, Азии, Северной Америки. Одни млекопитающие не приспособились к новым условиям и вымерли, другие изменились. Наиболее распространенными животными были мамонты, волосатые носороги, овцебыки и живущие теперь на крайнем севере песцы, лемминги, северные олени и др. К этому времени вымерли мамонты, волосатые носороги, гигантские олени, возник современный животный и растительный мир. Таким образом, лишь во второй половине антропогена возникли отчетливые умеренная и арктическая ландшафтные зоны, их флора и фауна.

Древнейший безрогий носорог - хилотерий. Реконструкция К. К. Флерова

Антропоген - период развития человека, создателя новейших форм органического мира - культурных растений и домашних животных.

Итак, развитие жизни на Земле от начала архея до современности можно проиллюстрировать следующей таблицей.

Эволюция среды и жизнь

Изучение истории Земли и жизни позволяет видеть, что жизнь - важнейший геологический фактор, что она издавна вносила и вносит коренные изменения в состав геологических образований, в состав среды, вследствие чего изменялась среда и изменялась сама жизнь.

Древнейшая бескислородная или бедная кислородом среда узнавалась нами по ее геологическим образованиям; она оставила свой след в виде отложений в осадках водных бассейнов закисных, недоокисленных соединений. Это способствовало накоплению в природе органического вещества вообще и особенно вещества отмерших организмов, в частности, в виде битумов жидких и газообразных, отчасти минерализованных, в виде шунгитов докембрия Карелии. Восстановительный характер сред докембрия виден и по присутствию в его составе пиритоносных слоев, свидетельствующих о сероводородных фациях.

Эпоха возникновения жизни приходится на границу с археем, когда водные бассейны уже образовались, когда углеродные соединения еще естественно синтезировались химическим путем при участии воды и внешних факторов и когда энергия геохимических реакций с выделением тепла могла стать основой оживления белковых микрокапель - коацерватов, став энергией биохимических процессов.

Ареной зарождения жизни была восстановительная среда. В древнейшей атмосфере углекислоты содержалось, по-видимому, в 100 000 раз больше, чем в наше время, причем около 40% ее запасов биологическим и в меньшей степени геохимическим путем было вовлечено в земную кору в виде твердых карбонатов кальция и магния, карбонатных железных и других руд. Древнейшие фотосинтезирующие организмы тоже извлекали огромные количества углекислоты из биосферы, высвобождая за счет воды большие запасы свободного кислорода. Таким образом, органическая жизнь изменила первичные восстановительные среды на окислительные, в условиях которых, естественно, углеродные соединения уже не могли создаваться, а могли лишь разрушаться. Поэтому возникновение организмов в дальнейшем уже не происходило.

Протерозой был временем проявления массовой жизнедеятельности водорослей и бактерий, в том числе железобактерий. Водные среды были сильно карбонатными из-за обилия углекислоты в биосфере и мало солеными. Но к концу этой эры расход углекислоты уже недостаточно восполнялся ее выбросами при вулканических явлениях. Конечно, мы не располагаем количественной характеристикой компонентов, которые входили в протерозое в гидро- и атмосферу Земли. Но общий состав их, по-видимому, разгадан исследователями правильно, что подтверждается как минеральными образованиями, так и организмами, остатки которых мы находим в отложениях протерозоя. Высокая растворимость углекислоты, поступавшей в биосферу при вулканических явлениях, способствовала быстрому захвату ее дождевыми и затем морскими водами. В морях ее приток должен был стимулировать развитие фотосинтезирующих организмов, одноклеточного фитопланктона и донных форм водорослей в мелководьях.

Изучение водорослей протерозоя, в основном синезеленых, показывает на огромный размах их развития. Извлечение углекислоты из среды, насыщенной бикарбонатами и нитратами кальция и магния, вело к интенсивному выделению карбонатов кальция непосредственно на тканях водорослей, поэтому ученые нередко наблюдают в прозрачных шлифах пород прекрасное сохранение их морфологии в ископаемом состоянии. Известь, садившаяся на пленки и колонии микроскопических водорослей, облекала их со всех сторон, что приводило за длительные промежутки времени к образованию известковых тел различной формы и размеров (строматолитов), которые указывают часто, какими были эти водоросли, и свидетельствуют об относительной устойчивости их жизнедеятельности. При этом, если водорослевые строматолиты не подвергались вместе с вмещающей породой существенным преобразованиям в процессе метаморфизма, в них можно обнаружить остаточные микроструктуры, которые обычно говорят о быстром ходе эволюции этой группы организмов. Подсчитывая продолжительность жизни и деятельности водорослей в постройках строматолитового типа, мы можем говорить о длительности жизни их видов, что дает цифры от сотен до нескольких тысяч, редко до двух-трех десятков тысяч лет.

Все три первые эры существования Земли отличались от последовавших за ними высоким содержанием в биосфере углекислоты, запасы которой начали иссякать лишь к концу протерозоя в результате огромного размаха жизнедеятельности "морских" придонных водорослей и, несомненно, фитопланктона. Одновременно создавались запасы молекулярного кислорода. Моря, освобождаясь от высокого содержания в водах бикарбонатов, постепенно засолонялись. Таким образом, водная среда, как и атмосфера, постепенно, но неуклонно изменялась, влияя тем самым на развитие в биосфере живого вещества.