Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

12 Влияние Земли на живые организмы и воздействие живых организмов на Землю

Во время нашего путешествия сквозь геологическое время мы рассмотрели историю геологии, как геологи узнали то, что знают, основные концепции геологии (геологическое время, тектоника плит и эволюция) и биографию Земли с докембрийского суперэона до наших дней. Теперь мы рассмотрим геологию и жизнь на Земле с точки зрения взаимной зависимости: оба элемента влияют друг на друга, и оба имеют значение для человечества и будущего Земли.

Действие геологических процессов, которые формируют облик планеты, может быть медленным и постоянным, как сформулировано в принципе униформизма «настоящее – ключ к прошлому», но оно также может быть катастрофическим – в том случае, когда пройден переломный момент или в результате событий, подобных столкновению Земли с астероидом, которое положило конец эпохе динозавров. На самом деле и постепенно, и быстродействующие силы имели важнейшее значение в формировании Земли на протяжении геологической истории.

Принимая во внимание проблемы перенаселения, устойчивости ресурсов и влияния человеческой деятельности, важно рассматривать геологическую историю с точки зрения будущего Земли и жизни на ней. В этом свете мы можем перефразировать принцип униформизма как «прошлое – ключ к настоящему и будущему». В 1748 г. шотландский философ Дэвид Юм сформулировал основу концепции, согласно которой геологические процессы, действующие на протяжении истории Земли, позволяют прогнозировать события, которым еще предстоит произойти: «…ибо всем заключениям из опыта предпосылается в качестве основания то, что будущее будет похоже на прошедшее»[557][558]. Важнейшие открытия в геологии могут стать руководством для принятия будущих решений и действий благодаря летописи прошлых событий. Это послание Земли, переведенное на человеческий язык, позволяет извлекать уроки, подобно тому, как мы можем извлекать уроки из истории, согласно утверждению испанского философа Джорджа Сантаяны, который предупреждал, что «те, кто не помнит прошлого, обречены на его повторение»[559].

С самого появления жизни на Земле в докембрийском суперэоне живые организмы оказывали влияние на направление развития планеты, и наоборот. Живые организмы влияли на облик планеты в результате «кислородной революции» в архейском эоне, когда происходило выделение молекулярного кислорода в моря и атмосферу Земли и формировался новый, третий, состав атмосферы. Древние микроорганизмы, цианобактерии, повлияли на круговорот углерода на Земле почти 4 млрд лет назад, превратив богатую углеродом атмосферу в атмосферу, насыщенную кислородом. Еще один пример пересечения живых организмов и процессов на планете – это кембрийский взрыв 541 млн лет назад, который привел к дальнейшим изменениям атмосферы и океанов и быстрому росту разнообразия животных и растений.

Земля: взаимосвязанные системы

Земля представляет собой целую систему (см. цветную вклейку 12.1), которая включает пять оболочек (геосфер) (см. главу 8): магнитосферу, литосферу, атмосферу, гидросферу и биосферу. Эти оболочки – просто конструкты или способ увидеть и понять, что все вещества, жизнь, воздух и вода являются взаимосвязанными частями целого.

В каждой геосфере существуют специфические силы и циклы. Важнейшая особенность гидросферы – круговорот воды (гидрологический цикл): вода испаряется из соленых океанов, превращаясь в водяной пар, который конденсируется с образованием облаков, те перемещаются над массивами суши, и уже пресная вода выпадает в виде атмосферных осадков. Некоторый избыток осадков поступает в реки, которые несут эту воду назад в океаны. Часть воды, выпавшей в виде осадков на поверхность суши, проникает в почву, формируя запасы подземных вод. Какая-то часть выпавшей в виде осадков воды опять испаряется, а часть превращается в лед и, если накапливается достаточно льда, – в ледники. В конечном счете вода с поверхности суши опять поступает в океан, и процесс повторяется.

Важнейшей особенностью литосферы является круговорот горных пород. Все горные породы – магматические, метаморфические и осадочные – являются объектами этого цикла, в ходе которого горные породы создаются, разрушаются и перерабатываются; один тип горной породы может превратиться в любой иной тип.