Краткая история почти всего на свете

Процесс освоения суши начали растения приблизительно 450 миллионов лет назад, им по необходимости сопутствовали крошечные организмы, которые требовались для разложения и переработки отмирающей органики в интересах самих же растений. Крупным животным потребовалось больше времени, но примерно четыреста миллионов лет назад и они стали отваживаться выходить из воды. Наглядные иллюстрации создали у нас представление, что первыми отважными обитателями суши были по-своему предприимчивые рыбы – вроде нынешних, что могут прыгать из бочага в бочаг во время засух, – или даже полностью сформировавшиеся земноводные. Фактически первыми заметными глазу подвижными жителями суши, скорее всего, были существа вроде нынешних мокриц. Эти маленькие букашки (вообще-то ракообразные) обычно беспорядочно разбегаются, если перевернуть камень или кусок дерева.

Для тех, кто научился дышать кислородом из воздуха, времена были хорошими. Содержание кислорода в каменноугольный и девонский периоды, когда впервые расцвела наземная жизнь, достигало 35 процентов (по сравнению с нынешними примерно 20 процентами). Это позволяло животным вырастать до необыкновенно больших размеров и необыкновенно быстро.

А каким образом, можете вы спросить, ученые могли узнать уровень содержания кислорода сотни миллионов лет назад? Ответ дает малоизвестная, но очень изобретательная отрасль науки, называемая изотопной геохимией. Древние моря каменноугольного и девонского периодов кишели мельчайшими планктонными организмами, которые прятались внутри крошечных защитных раковин. В те времена, как и теперь, планктон создавал эти раковины, извлекая кислород из атмосферы и соединяя его с другими элементами (главным образом, с углеродом) для получения таких долговечных соединений, как карбонат кальция. Это все тот же химический прием, который является составной частью долговременного углеродного цикла (и о котором мы уже говорили в связи с этим циклом), – процесс, который не тянет на увлекательное повествование, но играет ключевую роль в создании обитаемой планеты.

В конечном счете все крошечные организмы, участвующие в этом процессе, погибают и опускаются на дно моря, где постепенно спрессовываются в известняк. Среди мельчайших атомных структур, уносимых с собой в могилу планктоном, есть два устойчивых изотопа – кислород-16 и кислород-18. (Если вы забыли, что такое изотоп, не страшно, хотя для сведения напомним, что изотопы одного элемента различаются числом нейтронов в ядре.) И вот здесь-то в дело вступают геохимики, ибо изотопы накапливаются в различном темпе в зависимости от того, сколько кислорода или углекислого газа находилось в атмосфере во время образования осадочных пород. Сравнивая тогдашние темпы отложения этих двух изотопов, геохимики могут расшифровывать условия, существовавшие в древнем мире, – содержание кислорода, температуру воздуха и океанов, масштабы и продолжительность ледниковых периодов и многое другое. Объединяя данные, полученные методом изотопного анализа, с результатами изучения других остатков ископаемых существ, указывающих на такие показатели, как уровень содержания цветочной пыльцы и тому подобное, ученые могут со значительной долей уверенности воссоздавать вид целых ландшафтов, которых никогда не видел человеческий глаз.

Определяющей причиной такого устойчивого роста содержания кислорода в ранний период существования наземной жизни было то обстоятельство, что на суше доминировали гигантские древовидные папоротники и обширные топи, которые в силу своего болотистого характера нарушали обычный ход углеродного цикла. Вместо того чтобы полностью сгнить, опадавшие листья папоротников и другие остатки растительности накапливались в богатых, насыщенных влагой отложениях, которые впоследствии сдавливались в огромные угольные пласты и теперь в значительной мере служат опорой хозяйственной деятельности.

Повышенный уровень кислорода, очевидно, поощрял гигантоманию. Самым древним из обнаруженных на сегодня признаков существования сухопутных животных является след, оставленный 350 миллионов лет назад на горной породе в Шотландии существом, похожим на многоножку. По длине оно превышало метр. А к концу эры размеры некоторых многоножек увеличились более чем вдвое.