Страница 24 из 43
«Усиление выхода энергии из ядерного котла, — пишет М. С. Эйгенсон, — приводит вследствие расширения внутренних слоев к известному и вообще небольшому падению центральной температуры. А это влечет за собой гораздо более значительное по масштабу ослабление выхода энергии. В результате весьма быстро прекращается процесс расширения внутренних областей Солнца. Таким образом, первоначальная ситуация более или менее полностью воспроизводится, что и обеспечивает, возможно, цикличность этой сложной системы внутренних преобразований».
Если это так, то объяснение имеют и циклы Солнца, и порожденные ими циклы Земли. Основной «тон» Солнца — это энергетическое колебание, растянувшееся примерно на 200 млн. лет. Все остальные, меньшие циклы — солнечные «обертоны», из которых 11-летний, по-видимому, самый короткий[22] (27-дневный солнечный цикл связан с осевым вращением Солнца, а не с его энергетическими колебаниями).
На все эти циклы чутко реагирует Земля. Наблюдаемое потепление Арктики, очевидно, результат роста солнечной активности в «вековом» цикле. Периодические усыхания и увлажнения Сахары — следы 1800-летнего цикла. Наконец, в многократно повторяющихся ледниковых периодах и эпохах опять замешена «рука Солнца», колебания его активности. А механизм во всех случаях по существу один — усиление или ослабление меридионального воздухообмена между полюсами и экватором. Разница лишь в длительности, амплитуде, а следовательно, в масштабах земных событий.
Но это не все. Образование или таяние ледников изменяет нагрузки материковых плит, усиливая или ослабляя тектоническую и вулканическую деятельность. Хорошо известно, что периоды эволюции органического мира Земли характеризуются прежде всего климатическими особенностями (например, суровый пермский период или мягкий и теплый карбон). Создается впечатление, что Солнце на протяжении всей истории развития Земли «дирижировало» ходом эволюции биосферы. Оно постоянно вмешивается в жизнь обитателей Земли и сегодня: солнечные ритмы четко отражены в жизни и поведении растений, животных, человека.
Эволюция биосферы
При изучении истории развития Земли немыслимо игнорировать весь тот многообразный мир живых организмов, который образует ее биосферу. В геологии существует даже такой образный термин, как руководящие ископаемые. Так именуют остатки животных и растений, которые типичны для той или иной эпохи и по которым определяется возраст горных пород. Нередко удается найти лишь косвенные следы древних обитателей Земли, т. е. их отпечатки. Но и они могут красноречиво рассказать о том организме, который оставил такой отпечаток.
Сами ископаемые организмы обычно встречаются в форме окаменелостей. Именно по ним в основном и была составлена летопись земной жизни, совершившей поступательную прогрессивную эволюцию от простейших микроорганизмов до человека. Жизнь в историю Земли вошла незаметно. Это событие, случившееся около 3,5 млрд, лет назад, не оставило никаких следов. Скорее всего жизнь зародилась не в одном каком-либо районе Земли, а почти одновременно во многих местах планеты[23]. Но «пионеры» жизни, эти первичные и, несомненно, простейшие микроорганизмы, погибли бесследно, так как первоначально их было мало. Однако за короткий срок (и в этом одно из характерных свойств жизни) они дали многочисленное потомство, которое заметно проявило себя уже в масштабе всей планеты.
Родившись из неживого, жизнь первоначально как бы сохранила в себе отблеск молекулярной множественности. В этом была и слабость, и сила древнейших форм жизни. Слабость — в примитивизме организмов, сила — в их великом множестве.
Как уже отмечалось, пока не существует единой общепризнанной геохронологической шкалы. Различна и терминология. Так, в последнее время весь ранний период эволюции Земли, предшествовавший кембрийскому периоду, называют докембрием и определяют (правда, очень неуверенно) его продолжительность примерно в 3 млрд. лет. Что касается палеозоя, мезозоя и кайнозоя, то эти три эры иногда объединяют под общим названием фанерозой. Так как наша задача состоит в том, чтобы представить себе в самых общих чертах эволюцию биосферы, мы будем в дальнейшем придерживаться терминологии устоявшейся и вошедшей в учебники.
Уже в древнейшую, архейскую эру, длившуюся около 1 млрд, лет, существовали бактерии, одноклеточные сине-зеленые и многоклеточные водоросли. Свойства этих древнейших организмов определялись условиями внешней среды, в частности составом земной атмосферы. Есть основания полагать, что первичная атмосфера Земли, кроме водорода, метана, аммиака и водяных паров, содержала в изобилии инертные газы, прежде всего гелий и неон. Но они диссипировали, т. е. улетучились в мировое пространство, и к моменту появления жизни «вторичная» атмосфера Земли содержала, кроме того, углекислый газ и сероводород, выделившиеся из земных недр. Первичные микроорганизмы постепенно сокращали исходные запасы водорода, аммиака, метана, сероводорода. Так, серные бактерии окислили сероводород вулканического происхождения, а водородные бактерии — молекулярный атмосферный водород. Пурпурные и зеленые бактерии, а затем сине-зеленые водоросли, усваивая из атмосферы углекислый газ, обогащали ее выделяемым ими кислородом.
В слоях земной коры архейского возраста находят породы органического происхождения — известняки, мрамор, углекислые вещества. Они образовались в ходе жизнедеятельности древнейших обитателей Земли. Таково же происхождение древнейших залежей серы и железных руд.
В конце архея начались размножение живых организмов и фотосинтез. Новый способ образования потомства был закреплен естественным отбором и ныне стал господствующим в органическом мире. Что же касается фотосинтеза, то он не только радикально изменил атмосферу Земли, наполнив ее кислородом, но и положил начало разделению единого ствола жизни на две ветви — растения и животные.
Как известно, процесс фотосинтеза выражается уравнением 6СO2+6Н2O = С6Н12O6+6O2. Он стимулируется солнечной энергией, которая преобразуется в энергию химических связей. Благодаря фотосинтезу бедные энергией вещества (СO2 и Н2O) переходят в углеводы — сложные и весьма богатые энергией органические вещества.
Первые живые организмы Земли были автотрофными, т. е. поддерживали свою жизнедеятельность ресурсами внешней неорганической среды. Позже появились организмы гетеротрофные, питающиеся в основном живым или жившим, т. е. другими организмами или их остатками. Связь с неорганической природой, естественно, сохранилась: подавляющая часть растений автотрофны. Но для животных, этих гетеротрофов, такая связь опосредствована — они не могут жить, не употребляя в пищу живое или жившее.
Палеонтологические исследования «корней» земной жизни показывают, что уже в архейскую эру появились многоклеточные организмы. Это в дальнейшем привело к дифференциации тканей, органов и их функций. Родоначальниками простейших растений и животных считаются жгутиковые — древнейшие одноклеточные организмы. Однако уже в архее существовали организмы типа медуз или гидроидных полипов.
Первичная жизнь, активно используя запасы сложных органических соединений, этих полуфабрикатов жизни, в конце концов истощила их запасы настолько, что в последующие эпохи зарождения жизни, по-видимому, не происходило. Этому мешало, конечно, и обилие живых существ, готовых употреблять в пищу любой органический комочек, в котором вдруг затеплилась жизнь.
В течение протерозойской эры, длившейся около 2 млрд, лет, бактерии и водоросли господствовали повсеместно. Великое множество мельчайших существ проявили себя прежде всего как «образователи» пород и руд. Их деятельность приобрела поистине планетарный характер, и следы ее остались в виде железных и марганцевых руд, осадочных сульфидных минералов, кремнистых сланцев и т. п. Именно в эту отдаленную от нас эпоху сформировались залежи железных руд в Криворожье, под Курском, в Воронежской области и Прибалтике. В пределах современных континентов водоросли протерозойской эры отложили карбонатные породы мощностью более 1000 м.
22
Возможно, существует 5—6-летний солнечный цикл,
23
Подробнее см. в книге М. Руттена «Происхождение жизни» (М., «Мир», 1973).