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

Весь мир – театр

Дрейфующие континенты на протяжении 550 млн лет продолжали обеспечивать подвижную сцену для эволюции Земли к ее биоразнообразию. История в основе своей незамысловата – обычная пьеса в трех действиях.

Действие первое. В начале кембрийского периода, 542 млн лет назад, протерозойский суперконтинент Родиния раскололся на несколько частей, больших и поменьше. Самый крупный из них, протянувшийся от Северного полюса до экватора, назван Гондвана – в честь одного из интересных для геологов районов Индии. Все существующие сегодня южные континенты плюс значительная полоса Азии представляли собой единый гигантский материк, протяженностью более 12 тыс км с севера на юг. Остальные отколовшиеся части Родинии были в основном сосредоточены в Южном полушарии, включая основу Лаврентии (нынешняя Северная Америка вместе с Гренландией) и несколько крупных островов (в том числе значительную часть современной Европы). Мировой океан занимал почти все Северное полушарие. В течение следующих 250 млн лет глобальная тектоника сдвигала все континенты к северу. Лаврентия удвоилась в размере, вначале слившись с тем, что впоследствии стало Европой, а затем и присоединив значительную часть Сибири.

Действие второе. Около 300 млн лет назад дрейфующая на север Гондвана столкнулась с Лаврентией, образовав самый молодой из суперконтинентов – Пангею. Одним из грандиозных геологических последствий слияния Гондваны и Лаврентии стало исчезновение древнего внутреннего моря между Северной Америкой и Африкой – событие, породившее Аппалачские горы. В наше время Аппалачи имеют сравнительно мягкие, округлые очертания. Такое топографическое превращение свидетельствует о мощной силе выветривания, так как 300 млн лет назад их молодые, зазубренные пики возвышались на 10–11 тыс. м над уровнем моря, что сопоставимо с современными Гималаями как одними из самых высоких горных хребтов в истории планеты. Кривобокая Пангея, вобрав в себя практически всю земную сушу, сосредоточилась на одной стороне планеты, причем три четверти суперконтинента располагались в Южном полушарии. В течение 100 млн лет Пангею со всех сторон омывал суперокеан Панталасса (от греч. παν-, θάλασσα – «все море»).

Действие третье. Раскрытие Атлантического океана началось 175 млн лет назад, когда огромный материк Пангея начал распадаться на семь основных частей. Вначале разошлись Лаврентия и Гондвана, образовав новорожденный Северо-Атлантический океан, но постепенно раскалывание континентальных масс открывало пространство по направлению на северо-запад и юго-восток. Антарктида и Австралия откололись от Гондваны и сместились на юг, образовав самостоятельные обособленные материки. Рифт между Южной Америкой и западным побережьем Африки увеличился, сформировав Южно-Атлантический океан, а Индия, отколовшись от восточного побережья Африки, начала свой путь на север, продолжавшийся 50 млн лет, в конце которого врезалась в Азию, породив в этом столкновении Гималайский хребет.

В течение этой затянувшейся истории все континенты-участники носились туда-сюда, то вступая в тесный контакт, то разрывая связи, совсем как в человеческой драме. Чтобы представить себе ход событий, стоит посмотреть эту пьесу в действии: например, поискать в Интернете видео «Pangaea animations». Наблюдая за постепенным раскалыванием и дрейфом континентов, не забудьте, что смещение континентальных масс вызвало и другие изменения на планете. Растягивание береговых линий способствовало росту биомассы в прибрежных водах. Полярные участки суши покрывались толстой коркой льда, что, в свою очередь, вызывало понижение уровня моря. Жизнь на больших континентах боролась за существование в крайне жестких условиях; одновременно эволюция продолжалась и на обособленных островных материках, в отделенных друг от друга морях. Расположение горных хребтов и океанов воздействовало на климат. На протяжении всей истории, в том числе и современной, все крупные земные циклы влияли друг на друга.

Взрыв животной жизни!

В течение миллиардов лет количество микроорганизмов на Земле увеличивалось и уменьшалось – в зависимости от климатических условий, источников питания, солнечной энергии и многого другого. Новые данные из шельфовых отложений позволяют предположить, что расцвет водорослей в конце неопротерозоя был отнюдь не случайным или временным явлением. Впервые в истории зеленые водоросли выработали новые механизмы закрепления на болотистой суше – материки украсились по краям зеленой каймой, смягчив зрительный контраст по-марсиански оранжевой суши и синего океана. Увеличивалась концентрация кислорода в атмосфере, а также озонового слоя в стратосфере, создавая надежный барьер, препятствующий радиации и защищающий поверхность Земли от смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца. Такая защитная оболочка стала решающей прелюдией к расцвету жизнеспособной биосферы на земном пространстве, позволив растениям укореняться, а животным – свободно передвигаться по суше.

Как ни странно, животным понадобилось еще 100 млн лет, чтобы полностью перебраться на сушу. Долгое время всевозможные биологические преобразования происходили на прогреваемых солнечными лучами шельфах. На протяжении 40 млн лет многоклеточные медузы и черви доминировали в послеледниковом океане. Мириады мягкотелых животных, плохо сохранившихся в ископаемой летописи, кормились отложениями на морском дне, находя убежище в минеральных отходах, оставленных им в наследство микроорганизмами-предшественниками. Десятки миллионов лет сохранялся экологический status quo.

Этот статус нарушился примерно 530 млн лет назад поразительной уловкой эволюции: некоторые типы животных научились наращивать собственные защитные оболочки из твердых минералов. Точно не известно, когда именно произошел этот виток эволюции, ведь жизнь уже миллиарды лет сопровождалась минеральными отложениями в виде рифообразных строматолитов. Каким-то образом, где-то после Гаскерского оледенения, 580 млн лет назад неизвестного вида животные сумели нарастить собственные защитные оболочки из самых обычных минералов – чаще всего из карбоната кальция или двуокиси кремния. Это новшество означало шаг вперед в борьбе за выживание, так как хищники предпочитали пожирать мягкотелую добычу, нежели тратить драгоценную энергию на раскалывание твердого минерализованного экзоскелета. Поэтому мягкотелым необходимо было обзавестись собственным панцирем – либо погибнуть. Результаты этой эволюции в большом количестве отразились в ископаемых образцах, которые точно обозначили время, называемое «кембрийский взрыв», когда в слоях осадочных пород появилось множество отпечатков – свидетелей жизни.

Однако слово «взрыв» вводит в заблуждение. Это преображение отнюдь не было внезапным; процесс «биоминерализации» животных занял много миллионов лет. Губки с твердым скелетом, сохранившиеся в богатой ископаемыми окаменелостями формации Доушаньто в провинции Гуйчжоу на юге Китая, возможно, освоили этот процесс примерно 580 млн лет назад. К концу эдиакарского периода, примерно 550 млн лет назад, различные червеобразные на океанском дне приспособились использовать карбонаты для отращивания трубкообразных защитных домиков.

Первые значительные следы фауны с экзоскелетом, правда, мелкой и хрупкой, отпечатались на осадочных породах по всей планете около 535 млн лет назад. (Мне вспоминается студенческая полевая практика на побережье в Наханте, к северу от Бостона, штат Массачусетс, где мы собирали эти редкие окаменелости. Свежий морской воздух, волны, живописный скалистый берег, кудрявые белые облака и синева океана – все это навсегда врезалось в память, в отличие от малопривлекательных, еле различимых невооруженным глазом окаменелостей.)

Подлинный «взрыв» произошел на несколько миллионов лет позже, примерно 530 млн лет назад, когда на сцене внезапно появились животные со всевозможными типами панцирей. Началась эволюционная гонка вооружений. Броненосные хищники и броненосные жертвы приобретали все более внушительные размеры. Одни отращивали зубы и когти, другие укрывались под пластинчатым костяным панцирем. Глаза стали незаменимым органом, чтобы выжить в мире убийц густонаселенных палеозойских океанов. Последние полмиллиарда лет земной истории богато отмечены массивными слоями известняка, образованными в результате жизнедеятельности и гибели бесчисленных поколений ракушечных созданий, биоскелеты которых превращались в карбонатные осадки. Громадные, полные ископаемых окаменелостей, карбонатные утесы и гребни встречаются по всему миру, в десятках стран, образуя высочайшие пики Скалистых гор в Канаде и белые меловые утесы Дувра, покрывая даже вершину горы Эверест.

Из всех кембрийских эволюционных новообразований самыми прославленными и фотогеничными являются пучеглазые морские членистоногие – трилобиты. Здесь нужно оговориться. Мне ужасно нравятся трилобиты, с тех пор когда в возрасте семи-восьми лет я впервые выкопал один из них и продолжаю пополнять коллекцию по сей день. В моем собрании насчитывается более двух тысяч образцов, которые я постепенно передаю Смитсоновскому институту. (Несколько хорошо сохранившихся экземпляров можно увидеть в Зале морской фауны и флоры в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института.) Так что я должен признать свою пристрастность.