Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Появление прочных минеральных раковин добавило также новые нюансы в цикл углерода. С возникновением карбонатных кораллов, мшанок, брахиопод, моллюсков и другой фауны известняковые рифы достигли эпических размеров, распространились на сотни километров вдоль побережий и кое-где постепенно достигли высоты в несколько сотен метров. Ранее никогда не оказывалось возможным такое массовое накопление карбонатных биоминералов, которые заполнили прибрежное мелководье и внутренние моря небывалыми отложениями. Когда литосферные плиты в процессе своего перемещения неумолимо закрыли эти неглубокие бассейны и сжали их отложения, образовались увенчанные карбонатами зубчатые горные хребты, изменившие ландшафт Земли. Канадские Скалистые горы, североитальянские Доломитовые Альпы и даже высочайшие гималайские вершины, среди которых сам Эверест, сложены прочными карбонатами — живыми рифами, некогда украшавшими дно прибрежной зоны океанов.

Последние полмиллиарда лет карбонатная биоминерализация происходила практически исключительно в прибрежной зоне — в области коралловых рифов. Кораллы, улитки, двустворчатые моллюски и десятки других форм жизни пользовались преимуществами мелких, залитых солнцем и богатых питательными веществами вод вдоль берегов континентов.

Двести миллионов лет назад жизнь провернула еще один минералогический трюк. Микроскопические одноклеточные морские водоросли, называемые кокколитофоридами, которые и сегодня процветают в Мировом океане, зачастую вдали от какой бы то ни было земли, научились создавать крошечные прозрачные дискообразные защитные пластинки из карбоната кальция, называемые кокколитами{196}. Кокколит напоминает микроскопическое ажурное колесико диаметром 20–30 мкм. Каждая клетка водоросли покрыта внахлест дюжиной таких пластинок, причем не совсем понятно для чего. Некоторые биологи полагают, что минеральные диски служат защитой, другие — что карбонат кальция является природным «кремом от загара», который оберегает плавающие клетки от вредного ультрафиолетового излучения. Согласно еще одной гипотезе, минеральные пластинки обеспечивают клеткам нейтральную плавучесть, позволяя микроорганизмам погружаться или всплывать, перемещаясь в более богатые питательными веществами слои океана.

Какова бы ни была функция кокколитов, они образуются в огромных количествах. Когда кокколитофориды погибают, их крошечные пластинки накапливаются на дне, образуя мощные залежи мела. Вооруженный микроскопом взгляд на знаменитые Белые скалы Дувра — сотни метров отложений мела, накопленные за миллионы лет, — осведомляет нас, что они сложены прекрасными резными кокколитами, присутствующими здесь в астрономических количествах. В отличие от первых геологических эонов, почти треть сегодняшнего океанического дна покрыта известковым илом, имеющим нередко мощность более 1 км и богатым на эти микроскопические диски.

Все вышеописанное имело серьезные последствия для углеродного цикла Земли. На протяжении большей части геологической истории глубинные отложения океанов практически не содержали карбонатных минералов. Субдукция перерабатывала океаническую кору, в которой преобладал базальт. Сегодня же главный компонент морского дна — углеродсодержащие минералы. Когда океаническое дно затягивается в зонах субдукции, некоторое количество этого новообразованного карбонатного ила уносится вниз, погружаясь глубоко в мантию Земли. Остается нерешенной загадка, фундаментально ли в наши дни меняется углеродный цикл Земли вследствие такого погружения углерода. Если большее количество атомов углерода погружается, нежели возвращается на поверхность, может ли биосфера Земли постепенно потерять свой углерод?

Поиск ответа на этот серьезный вопрос о глубинном углеродном цикле Земли неизбежно направляет наш взор на дополнительные петли обратной связи между биосферой и геосферой, так что нам пора переместить внимание в сторону появления жизни на суше.

Вариация 5. Жизнь укрепляет позиции на суше {197}

По мере того как жизнь и горные породы совместно эволюционировали во все более сложных петлях обратной связи, усложнялся и цикл углерода. И нигде эти петли обратной связи не были так заметны, как в появлении жизни на суше.