Метаэкология

Первичная метан-аммиачная атмосфера давала сильный парниковый эффект, доводя температуру на поверхности Земли до 300° С. Из атмосферы в океан ежегодно поступали миллионы тонн различных органических соединений. Лабораторные опыты показали, что в подобных условиях можно получить не только все двадцать аминокислот, образующих белки, но также и нуклеотиды — буквы генетического кода. Жизнь возникла в условиях, которые для современной жизни непригодны (это следовало бы иметь в виду при обсуждении вопроса о жизни на других планетах).

Некоторые бактерии имеют кристаллы магнетита, образующие внутри клетки некое подобие компасной стрелки. Они могут двигаться вдоль силовых линий магнитного поля. Поскольку поле имеет вертикальную составляющую, то «компасная стрелка» помогает им опуститься ниже насыщенной кислородом зоны. Их притягивают скопления железа, на окисление которого расходуется избыток кислорода. В древнейших осадочных толщах содержатся гигантские залежи слоистых железных руд, в образовании которых принимали участие бактериеподобные организмы, еще нуждавшиеся в защите от кислорода.

Следующим шагом было появление анаэробных, нечувствительных к кислороду цианофитов, образующих многослойные маты, находимые в древнейших осадочных породах. Совершенствование фотосинтетического аппарата позволило им использовать видимую часть спектра после того, как ультрафиолетовое излучение было ограничено озоновым экраном.

В течение почти 2 млрд. лет бактериальные маты оставались наиболее устойчивой формой биотических сообществ. Их воздействие на среду обитания было весьма значительным, но, в основном, неблагоприятным для самих бактериальных сообществ, вынуждая эти последние совершенствовать свою структуру. В любой, даже самой консервативной системе рано или поздно возникает авторегуляция, ослабляющая эффект внешних воздействий.

В связи с этой функцией в бактериальных матах возникали разнообразные симбиотические системы, из которых формировались различные типы эукариотических микроорганизмов, в том числе гетеротрофных. Они дали вспышку разнообразия на уровне 900-700 млн. лет. Тогда же, и как проявление той же тенденции развития сообществ, появились многоклеточные организмы — лентовидные слоевища из одинаковых клеток, и вслед за ними медузоидные формы, не имевшие ни прочного панциря, ни внутреннего скелета.

На рубеже протерозойской и палеозойской эр, отчасти, может быть, в связи с увеличением подвижности среды (обширное оледенение способствовало развитию циркуляции океанических вод), отчасти из-за усилившегося пресса хищников, в ряде групп первичных многоклеточных параллельно развились скелетные структуры. Скелетизация способствовала освоению различных жизненных зон и ускорила адаптивную радиацию многоклеточных, среди которых вскоре возникли все известные сейчас типы, включая позвоночных.

Выход на сушу стал возможен с образованием постоянного озонового экрана (для которого достаточно 1% современного содержания кислорода в атмосфере; однако при такой низкой концентрации кислорода озоновый экран неустойчив: безлистность первых наземных растений — возможное свидетельство еще достаточно сильного ультрафиолетового излучения, повреждающего широкие фотосинтетические поверхности). В дальнейшем эволюционные новшества были связаны, главным образом, с освоением этой более трудной для жизни среды. После появления организмов, весь жизненный цикл которых совершается на суше — наземных насекомых, рептилий, семенных растений — и сразу же последовавшего за этим вторжения их в воздушный океан и, вторично, в море, экспансия биосферы в основном завершилась.

Определились основные адаптивные зоны, и эволюция стала более предсказуемой в том смысле, что адаптивная радиация каждой новой господствующей группы повторяла предыдущую, следуя той же устойчивой схеме деления экологического пространства (когда какой-то шутник решил напугать Кювье, нарядившись чертом, тот резонно заметил, что рога и копыта свойственны не хищным, а безобидным растительноядным животным; устойчивость экологической структуры биосферы позволяет палеонтологу реконструировать образ жизни вымерших животных по их морфологии). Следовавшие друг за другом зверозубые рептилии, динозавры, млекопитающие (птеридоспермы — хвойные и цикадофиты — цветковые в мире растений) давали сходные спектры жизненных форм. Но эти смены не были бегом на месте: сквозные тенденции прослеживаются, хотя бы на примере современных доминирующих групп — млекопитающих и цветковых.