Андрей Журавлёв - До и после динозавров

• Название: До и после динозавров
• Автор: Андрей Журавлёв
• Издательство: Вече
• Жанр: Биология
• Год: 2006
• ISBN: 5-9533-1258-Х

Автор книги пытается изложить понятным языком достижения современной палеонтологии — науки, изучающей историю жизни на Земле. Нынешняя палеонтология требует прочных знаний законов физики и химии, умения считать (и не только на пальцах), глубокого понимания методов статистики, не говоря уже о разделах современной биологии. Эта наука смело вмешивается в дела планетарной физики и движения материков, загоняет в тупик своими открытиями биологов. Она способна не только рассказать о том, как выглядела Земля в отдаленном прошлом, но и о том, что произойдет с нашей планетой в будущем. Под одной обложкой собраны наиболее интересные сведения о тех, кто населял нашу планету в течение почти четырех миллиардов лет.

---

В окаменелостях древнейших многоклеточных распознаются красные водоросли. Они совершенно не отличимы от современных водорослей (хотя извлечены из отложений возрастом 1,2 млрд лет) Арктической Канады. Каждый, кто побывал на море, видел камни, покрытые красными известковыми наростами. Кому посчастливилось загорать на теплом южном взморье, мог подобрать изящные пурпурные веточки, похожие на мелкие кораллы. Так выглядят кораллиновые красные водоросли. Их необызвествленные родственники не столь ярки и приметны — просто невзрачные ворсинки. Но именно такие ворсинки покрыли дно морей 1,2 млрд лет назад. Несмотря на свои размеры (меньше 2 мм высотой), они создали новый, трехмерный мир, недоступный плоским бактериальным матам. Это был мир со своими течениями и осадками. Со временем в нем поселились другие многоклеточные. Собственно багрянки являются древнейшими организмами с клетками разного типа и с чередованием полового и бесполого поколений (половым циклом). Впрочем, половой цикл и предопределил возникновение многоклеточности — ведь специальные половые клетки уже отличались от всех прочих.

На Аляске встречаются различные кремневые окаменелости, которым 800 млн лет. Некоторые из них напоминают чешуйки золотистых и диатомовых водорослей, другие — спикулы (скелетные иголки) губок. Можно считать, что эти спикулы и являются древнейшими, не считая биомаркеров, остатками многоклеточных животных. В одновозрастных породах северо-западной Канады найдены обызвествленные цианобактерии, бурые водоросли и непонятные органические чехлы и пленки. Эти чехлы получили название в честь мест, где они впервые найдены: чуарии — от Чуара в Северной Америке, лонгфенгшании — от китайской Лонфеншани, а дальтении — от норвежского Дала и греческого корня «тения» (лента.) Чуарии представляли собой крупные (до полусантиметра в поперечнике) морщинистые шаровидные оболочки колониальных прокариот или эукариот. Лонгфенгшании напоминали округло-удлиненный листок на черенке. Ветвящиеся ленты дальтении дорастали до 6 см.

Самые необычные окаменелости того времени скрывались подо льдами Шпицбергена в породах возрастом 750 млн лет. Там обнаружены остатки весьма развитых зеленых водорослей. Вместе с ними встречаются меланокирилл и валькирии. Странный меланокирилл (греч. «черный господин») был похож на вазу высотой 2–3 мм, то есть был намного крупнее многих своих современников. Сидели в таких вазочках-раковинках древнейшие амебы. Несмотря на мелкие размеры, эти амебы были крупнейшими хищниками своего времени, а возможно, и первыми плотоядными животными вообще. Валькирии могут быть остатками более сложных многоклеточных. У миллиметровых (в длину) валькирий, похожих на червячков с отростками, различается шесть типов клеток. Валькириями эти существа были названы потому, что найдены они на Шпицбергене. Где-то около этого полярного архипелага скандинавские мифы помещали вальхаллу, куда небесные девы-валькирии (выбирающие убитых) уносили души храбрейших из павших воинов. Может быть, валькирии (ископаемые организмы, а не мифические девы) и были первыми существами, которые убирали поле «боя», то есть были разрушителями-падалеядами?

Из одновозрастных отложений Китая известны плоские кольчатые ленты длиной по 2–3 см. Некоторые из них имеют отверстие на одном из концов червеобразного тела или вытянутый хоботок. Они были описаны как предки настоящих кольчатых червей, но не исключена и водорослевая природа этих организмов. А вот кольчатая партия с Тиманского кряжа России, один конец которой заужен, а другой — уплощен, могла действительно быть очень простеньким червем.

В тот же промежуток времени началась поступательная эволюция эукариотного планктона (греч. «блуждающий») — населения водной толщи, которое в основном состояло из акритарх (греч. «неизвестного происхождения»). Точная принадлежность акритарх, как явствует из их названия, не ясна. Это микроскопические (меньше миллиметра в поперечнике) плотные органикостенные оболочки со всякими шипами, выростами и оторочками. При жизни форма акритарх приближалась к шару. Большинство из них, наверное, были вымершими одноклеточными водорослями, родственниками динофлагеллят (греч. «вертящие жгутиком»).

Природу акритарх помогли понять биомаркеры. Сначала выяснилось, что очень характерные биомаркеры остаются от динофлагеллят. Они обильны в мезозойских и кайнозойских породах (начиная с 248 млн лет) — в слоях с остатками этих водорослей. Хотя более древние динофлагелляты почти не известны, такие же биомаркеры широко распространены в верхнепротерозойских и нижнепалеозойских отложениях. Они встречаются там, где очень много акритарх. Более того, эти биомаркеры были извлечены прямо из акритарховых оболочек, что оказалось весьма непростой задачей. Ведь даже шарики в одну десятую часть миллиметра выглядят в мире акритарх гигантами, а толщина оболочки измеряется тысячными долями миллиметра.

Появились акритархи приблизительно 1,8 млрд лет назад, но стали распространены около 1,6 млрд лет назад. Первые из них напоминали очень мелкие простенькие гладкие шарики размером от 0,02 до 0,1 мм. Между 1,1 и 0,8 млрд лет назад наблюдалось их многообразие и обилие. Среди них завелись огромные (для этих организмов) формы — 0,2 мм и более в диаметре. Очень большие акритархи, скорее всего, были сидячими на дне организмами.

Снежный ком, вертящийся на боку

Избыток водорослевого планктона привел к печальным последствиям для донных бактериальных сообществ, в том числе строматолитовых. Бурное развитие водорослей в толще воды ухудшало освещенность морского дна. Зависимые от светового потока строматолиты не могли сдвинуться на мелководье, где планктон не так многочислен. Туда их не выпускали водорослевые луга. Водоросли, растущие гораздо быстрее микробных строматолитов, заняли их основные местообитания. Обилие донных бактериальных сообществ пошло на убыль.

Но водорослевый планктон не только застил свет строматолитам. Ранее уже говорилось об альбедо земной поверхности и его значении для климата. Даже «цветение» планктона повышает альбедо водной поверхности, поскольку облака небесные прямо связаны с облачками планктона. Планктонные водоросли накапливают особое соединение серы — диметилсульфид. Водорослям он необходим для поддержания давления внутри клетки. Это вещество выделяется наружу при их выедании. Формула его похожа на прическу с шестью косичками.

Как и положено косичкам, они так и напрашиваются, чтобы за них подергали или что-нибудь к ним прицепили. Так и происходит. При поступлении в атмосферу это ломкое соединение распадается и, растворяясь в воде, превращается в кислотные капли. Капли служат затравкой для сгущения водяного пара. А чем кучнее облачность, тем меньше тепла получает планета. Ведь облачный покров отражает тепло обратно. Причем продукты распада водорослевых соединений не только повышают яркость облаков, но и продлевают время их существования. И все это усиливает альбедо. А на холоде водоросли еще больше выделяют свое любимое вещество. Самое удивительное в этой заоблачной истории, что при пониженной температуре снаружи проще поддерживать давление внутри (клетки). Получается, что водоросли как бы устанавливают погоду по своему вкусу.

Из современных планктонных водорослей основными поставщиками серных соединений являются динофлагелляты, кокколитофориды и диатомовые (о них речь впереди). Они производят до 50 т серы ежегодно.

Общее падение температуры в позднем протерозое было вызвано не только уплотнением облачного покрова. Начавшийся рост ледников все больше обнажал сушу для выветривания. Среди выносимых с суши элементов были соединения железа, фосфора и других важных для водорослей веществ. Возрастала продуктивность водорослевого планктона. Соединения фосфора высвобождались из органических веществ прямо в верхних слоях океана. Они использовались новыми поколениями планктона. Повысились темпы захоронения органического вещества. Поскольку на его изготовление требуется углекислый газ, происходило общее ослабление «парникового эффекта». (Для последнего, четвертичного ледникового периода отмечается прямая связь высокой продуктивности планктонных водорослей с низким содержанием в атмосфере углекислого газа.) Холодало. Разлагавшие органику сероводородобразующие бактерии перестали поспевать за поступлениями органического вещества. Распад цепи из производителей, потребителей и разрушителей привел к выбросу кислорода. Уровень его содержания в атмосфере подскочил до 10–15 %, считая от нынешнего.

Так планктонные шарики основательно вмешались в климатические дела земного шара. В конце протерозоя (750–550 млн лет назад) его бросало из жара в холод с преобладанием последнего. Особенно обширное оледенение пришлось на начало вендского периода, которым заканчивался протерозой.