Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего - Роберт Хейзен

плит, а 400 млн лет назад находилась рядом с экватором{199}. Прогноз исследователей основывался на логическом методе исключения. Они поняли, что недостающее звено между рыбами и земноводными должно находиться в породах возрастом около 375 млн лет, предпочтительно образовавшихся в теплом экваториальном регионе и рядом с древней линией побережья. В районе для поисков должно быть много хороших скальных обнажений, так что лесистая местность не подходила. Исследователи прочесали геологические карты мира и остановились на острове Элсмир как идеальном месте для дальнейших изысканий.

Найти недостающее звено на удаленном арктическом острове оказалось нелегкой задачей. Местность практически недоступна, а периоды для сбора образцов короткие — всего несколько недель в году, приходящихся на середину лета, когда толстое одеяло снега уже растаяло, а первые осенние снега еще не выпали. Потребовалось пять безуспешных полевых сезонов — в ходе некоторых ученые, как оказалось, фокусировали поиски на непродуктивных слоях пород, другие же прерывались ужасной погодой, — прежде чем были сделаны первые поразительно целые находки переходного от рыбы к амфибии вида Tiktaalik в низком каменном уступе{200}. Это оказалось крупное существо, некоторые особи вырастали в длину почти до 3 м. Увидев целое животное, Шубин и Дэшлер поняли, что его ископаемые остатки были довольно распространенными; несколько разрозненных и неопознанных фрагментов Tiktaalik уже находили в предыдущие сезоны сбора.

Эта ходячая рыба, название которой на языке инуитов — коренного населения региона — означает местную разновидность трески (хотя первооткрыватели Шубин и Дэшлер неформально назвали ее «рыбоногое»), стала сенсацией в СМИ, темой публичных лекций и телевизионных шоу. У нее даже появился собственный веб-сайт. Широко известный аккаунт Шубина, названный «Ваша внутренняя рыба», вырос до статуса научного бестселлера с собственными видеопроектами в медиапространстве. Эта палеонтологическая сага своей цельностью — от смелого прогноза к непростому открытию и возрастающему осознанию того, что многие анатомические инновации Tiktaalik сохраняются в структурах наших тел, — снова демонстрирует мощь дарвиновской теории эволюции посредством естественного отбора.

Tiktaalik лишь один представитель последовательности ископаемых животных, каждое из которых было более адаптированным к жизни на твердой земле, чем предыдущее. Скорость этого перехода с геологической точки зрения была быстрой, хотя первые однозначно сухопутные животные стали бродить по примитивным джунглям Земли только 10 млн лет спустя. Все это время, пока углерод накапливался в корнях, стеблях, листьях и стволах, его циркулирование между разными резервуарами — Землей, Воздухом, Огнем и Водой — усиливалось.

Погребенная биомасса

Леса эволюционировали, став новым и самым потрясающе многоликим резервуаром углерода после появления жизни на суше. Они добавили очередной нюанс углеродному циклу — ведь гигантские растения древних заболоченных лесов Земли, обширные заросли пышных папоротников, саговников и хвойных деревьев вытягивали углерод из воздуха, чтобы образовать древесину и кору. Когда одно из таких самых первых наземных растений погибало, его ствол, ветви, листья и корни вносили свой вклад в биомассу, из которой образовывались новые типы богатых углеродом отложений: слабо уплотняющийся торф приповерхностных болот, мягкий бурый уголь и твердое черное ископаемое топливо, известное как каменный уголь{201}.

Львиная доля каменного угля Земли образовалась в течение непродолжительного интервала длиной в 60 млн лет (кстати, названного каменноугольным периодом), начавшегося приблизительно 360 млн лет назад. Когда дерево падает в сегодняшних лесах, оно обычно быстро разлагается, возвращая атомы углерода в почву, чтобы они использовались снова и снова. Триста же миллионов лет назад — пока в результате эволюции не появились разнообразные обитающие в древесине грибы, научившиеся способам разрушения ее жестких лигниновых волокон, — эффективной переработки деревьев еще не было. Перед тем как начать разлагаться, упавшие мертвые деревья накапливались слоями мощностью 30 м и больше. Остатки растений погружались все глубже и глубже, их ткани сдавливались и затвердевали. Эта биосмасса постепенно высыхала, а биомолекулы деполимеризовались, высвобождая летучие вещества и увеличивая содержание углерода до более чем 90% в самых востребованных разновидностях антрацита. Сегодня мы добываем это каменноугольное наследие огромными темпами, за считаные десятилетия возвратив в атмосферу углерод, изымавшийся оттуда в течение 60 млн лет.

Не успели накопиться слои угля, как растущий богатый почвенный покров Земли нашел еще один способ связывания углерода{202}. Значительную роль в этом начали играть глинистые минералы — распространенные спутники пробивающихся корней с их неумолимым превращением горных пород в почву. Глины уникальны по своему физическому и химическому поведению. Их минералы формируются в виде тонких плоских чешуек, слишком маленьких, чтобы их можно было увидеть в обычный микроскоп. Эти крошечные листочки скользят друг по другу (насколько глина скользкая, особенно во влажном состоянии, каждый знает по собственному опыту).

Поверхность глины не имеет себе равных также в своей способности соединяться с небольшими богатыми углеродом молекулами, среди которых есть и продукты разложения органики. Когда корни и другой подповерхностный детрит[54] сгнивают, их биомолекулы по большей части собираются на поверхностях глинистых минералов. В результате эрозии почвы реками и ветрами огромные количества глины перемещаются в океаны. В прибрежной зоне накапливаются тысячи метров глинистых отложений, и в них содержится много углерода — это еще один резервуар элемента №6 в сложном углеродном цикле Земли. А некоторая часть этих богатых углеродом отложений погружается глубоко в земную мантию вместе с бесчисленными карбонатными кокколитами. По этим потокам углерода и можно установить возраст жизни на суше независимо от предыдущих 4 млрд лет истории Земли.

Вариация 6. Мы вносим свою лепту

На Земле появились бесчисленные миллионы биологических видов, но подавляющее большинство этих форм жизни исчезло навсегда. Трилобиты, распространившиеся повсеместно харизматичные обитатели палеозойских морей, вышли на сцену более полумиллиарда лет назад. Их почитаемые окаменелые остатки, сегментированные и шипастые, кажется, смотрят на нас сквозь века выпуклыми фасеточными глазами. Трилобитов больше нет — они полностью вымерли в течение чуть более 250 млн лет. Господствуя величественно и сурово над мезозойским миром, дождались своей очереди и динозавры — на суше, в море и в воздухе. Массивные ископаемые фрагменты их скелетов служат молчаливым напоминанием о безжалостной естественности борьбы за выживание. Все вымерли, кроме птиц, радикально рассеявших доминировавшую некогда линию. Сейчас наша очередь.

Человеческая история гораздо более неизгладима, чем история других видов. Мы, люди, меняем окружающую среду такими способами, за которыми тянутся следствия. Мы возводим памятники, мы копаем уголь, мы зажигаем огни и оставляем после себя предметы. В этой многовековой истории углерод играет особую, удивительную роль, поскольку, пока мы проживаем свои жизни и создаем свою культуру, атомы углерода предоставляют нам часы, которые ведут