Новая история происхождения жизни на Земле

Наша коллега Франческа Макинерни предоставила замечательную обобщающую статью, написанную на основе ее исследований на северо-западе Америки, — это очень помогло нам описать позднепалеоценовый термический максимум. Во-первых, она отмечает, что такое явление чрезвычайно актуально для нас, людей, поскольку количество углерода, выброшенного в атмосферу (примерно 12–15 тыс. гигатонн), близко к тому, которое поступило в атмосферу в результате промышленных выбросов. Изменения, спровоцированные парниковыми газами, в период позднепалеоценового термического максимума привели к повышению общемировой температуры на 5–9 °C по сравнению с современным показателем. Само явление длилось приблизительно 10 000 лет. Растения того периода отличались и от более ранних, и от тех, что появились после него — во время позднепалеоценового термического максимума исчезли голосеменные. В регионе, который изучала Франческа Макинерни, по данным другого палеонтолога, Скотта Уинга из Смитсоновского института, растения того периода были в основном представлены формами, произраставшими в более низких широтах, а значит, при более высоких температурах. По окончании позднепалеоценового термического максимума ранние формы растений вернулись, вместе с ними вернулись и насекомые, существовавшие до температурного ада на Земле. Но не млекопитающие. Позднепалеоценовый термический максимум полностью изменил млекопитающих Северной Америки.

И еще одно: полярные шапки при таком значительном потеплении обязательно должны растаять, а это приведет к подъему уровня океана. В этом и заключается опасность современного потепления, вызванного деятельностью человека, — таяние антарктических и гренландских льдов рано или поздно приведет к затоплению больших территорий пахотной земли. По прогнозам, самый высокий подъем воды приходится на Южный Китай, а это один из самых густонаселенных регионов мира, в котором как раз на уровне моря располагаются рисовые поля.

Пастбища и млекопитающие постепенно холодающего кайнозойского мира

Начиная с эпохи эоцена и до начала миоцена (23,5 млн лет назад) мир постепенно охлаждался. В течение эоцена это похолодание почти не ощущалось, планета все еще оставалась большим тропическим лесом, а в том месте, где сегодня находится Северный полярный круг, жили крокодилы. Но в олигоцене процесс похолодания ускорился, началось становление нового климата, однотипный мировой климат постепенно сменялся на четкое разграничение времен года. В то же время в Антарктиде и, вероятно, в Гренландии стали формироваться гигантские пространства континентального льда. Нарастание ледяных пространств привело к быстрому и значительному понижению уровня моря. Во многих регионах высоких широт леса понемногу уступали место травяным лугам и саваннам. Происходили изменения и в атмосфере, что в дальнейшем имело серьезнейшие последствия для развития жизни на Земле.

Растениям нужен углекислый газ. Хотя за миллиарды лет существования нашей планеты количество углекислого газа то уменьшалось, то увеличивалось, но в общем все это были этапы одной общей истории с одной общей тенденцией — концентрация углекислого газа в атмосфере Земли постепенно уменьшалась, и планета постепенно охлаждалась (особенно за последние 40 млн лет). Впрочем, на эволюцию растений в кайнозое значительно серьезнее повлияло не изменение температуры. Возможно, намного более важным стало эволюционное образование более эффективного типа фотосинтеза — C₄, который у многих растений заменил более древнюю форму — C₃ (цифры 3 и 4 в этих наименованиях показывают различные химические преобразования, возникающие, когда солнечный свет и углекислый газ соединяются при формировании живых клеток и тканей растения). Фотосинтез-C₄ необычайно быстро закрепился в растительном царстве, если судить по количеству растений, усвоивших этот тип преобразования. Растения, использующие фотосинтез-C₃, оставляют изотопный показатель углерода, отличный от фотосинтеза-C₄. Не только растения оставляют такие следы, но и животные, поедающие растения. Таким образом, мы можем узнать по останкам травоядных, каким типом растений они питались — с фотосинтезом-C₃ или C₄, а возможно, и тем и другим.

Существуют две возможности определить, когда впервые возник фотосинтез-C₄. Первая — молекулярные часы. Сравнивая геномы растений с разными типами фотосинтеза, генетики установили, что различия довольно велики, и механизм C₄ мог появиться не позднее чем 25 млн лет назад (мог и раньше — 32 млн лет назад). Однако палеонтологическая летопись показывает совершенно другие цифры — первые ископаемые растения с фотосинтезом-C₄ относятся к периоду 12–13 млн лет назад.