Глава 12. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ (1119274), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Отсюда следует, что массаокеанского фитопланктона увеличивалась со временем приблизительно пропорциональноросту массы воды в океане (см. рис. 9.3, кривая 2). Если бы не существовало процессовсвязывания кислорода в породах, то и его накопление в атмосфере Земли подчинялось быэтой же закономерности.Рассматривая развитие жизни в истории Земли, важно обратить вниманиеспециалистов на ранее не учитывавшееся обстоятельство − на присутствие в354докембрийской мантии свободного (металлического) железа. Вместе с мантийнымвеществом это железо попадало в рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, где онона контакте с водой окислялось до растворимой двухвалентной гидроокиси (вероятно, вформе бикарбоната), разносившейся далее по всему океану. Но, как известно,двухвалентная гидроокись железа является активным поглотителем кислорода.
Поэтомуесть все основания полагать, что большая часть кислорода, продуцировавшегосяфитопланктоном докембрия, тогда быстро расходовалась на окисление двухвалентнойгидроокиси железа до трехвалентного состояния (например, в форме гётита). Этимследует объяснять не только формирование мощнейших залежей железных руддокембрия, но и очень низкое парциальное давление кислорода в атмосфере докембрия. Впроцессе химико-плотностной дифференциации железо вместе с его окислами постепеннопереходило из мантии в земное ядро, однако полностью оно исчезло из мантии только нарубеже протерозоя и фанерозоя (см. рис. 4.10).
После же полного переходаметаллического железа из мантии в ядро около 600 млн лет назад, исчез главный“потребитель” кислорода на Земле, и этот живительный газ начал быстро накапливаться ватмосфере.Кроме того, мощным механизмом поглощения кислорода является и процессразложения органических остатков после смерти самих организмов. Отсюда видно, чтотолько захоронение органического углерода в осадках в форме углеводородов или углейведет к накоплению кислорода в атмосфере. В протерозое и раннем палеозое наземнойрастительности еще не существовало, и поэтому до середины палеозоя не былоугленакопления, но консервация углеводородов в океанических осадках, битумных ичерных сланцах происходила уже в докембрии.
Причем следует ожидать, что мощностьэтого процесса в протерозое была даже большей, чем в фанерозое, поскольку тогда вокеанах господствовала восстановительная обстановка и органические остаткифитопланктона консервировались в осадках без окисления. К настоящему времени,правда, древние бассейны нефтегазонакопления практически не сохранились, а былиграфитизированы или уничтожены последующими тектоническими процессами. Поэтомуих количественное распространение в современных геологических разрезах не можетслужить критерием оценки интенсивности этих процессов в глубокой древности, хотяшунгиты, графитизированные породы и черные сланцы в докембрии распространеныдостаточно широко. Из сказанного следует, что скорость генерации кислорода впротерозое была вполне соизмеримой с современной.
Но в докембрии почти веськислород, освобождавшийся тогда благодаря жизнедеятельности фитопланктона,поглощался процессом окисления железа.В результате парциальное давление атмосферного кислорода, остававшееся низкимпочти до конца протерозоя, в венде стало быстро повышаться. После перехода парциальным–2давлением кислорода точки Пастера (~ 10 современного уровня) в конце протерозоя и ввенде произошла еще одна весьма радикальная перестройка жизни на Земле.Биологическая эволюция на это ответила буквально взрывом возникновения новых формжизни на Земле, появлением многоклеточных водорослей и, главное, возникновениемметазоа – многоклеточных представителей царства животных, метаболизм которых ужебыл построен на потреблении кислорода из внешней среды.
Кроме того, в начале кембрияпоявились скелетные организмы и практически все известные и сегодня типы организмов(рис. 12.3).Таким образом, и третий резкий геолого-биологический рубеж на переходе отпротерозоя к фанерозою ярко отразился в геологической истории Земли и радикальнымобразом изменил экологическую обстановку на ее поверхности: отныне земная атмосфераиз восстановительной или нейтральной превратилась в окислительную.
В этой новойситуации уже наиболее эффективными оказались те формы жизни, обмен веществкоторых был построен на реакциях окисления органических веществ, синтезируемыхцарством растений.Рис. 12.3. “Древо жизни” из книги Д. Эттенборо “Жизнь на Земле” 1984. Развитие жизни на рубеже протерозоя и фанерозоя носило характербиологического взрыва355С наступлением фанерозоя ситуация резко изменилась: в атмосфере появилсякислород – главный фактор, предопределивший процветание на Земле высших формжизни. О влиянии накопления кислорода на климат фанерозоя говорилось в разделе 10.5.35612.4. Влияние дрейфа континентов и морских трансгрессий на экологическиеобстановки фанерозояПерестройки биоты происходили и в последующие геологические эпохи, но всеони уже носили характер дифференциации и эволюционного развития организмов врамках сформированных в начале фанерозоя крупных таксонов.
При этом помимоглавного воздействия на эволюцию жизни в фанерозое – постепенного увеличенияпарциального давления кислорода заметными факторами давления внешней среды наэволюционные изменения форм жизни стали дрейф континентов, климатическиеизменения, трансгрессии и регрессии моря. Все эти факторы меняли устоявшиесяэкологические ниши биологических сообществ и усиливали их конкурентную борьбу завыживание.Как известно, на протяжении фанерозоя имели место две крупныеобщепланетарные трансгрессии. Первая развивалась от ордовика до девона включительно(от 500 до 350 млн лет назад), а ее амплитуда превышала 200–250 м (см. рис.
9.6). Втораяглобальная и ближайшая к нам трансгрессия происходила в меловое время и по амплитудедостигала 350–400 м. Помимо этого консервация воды в материковых ледниках в периодывозникновения покровных оледенений могла приводить к глобальным регрессиям океанас понижениями его уровня на 120–130 м (см.
раздел 9.3).Трансгрессии океана на сушу и обратные им регрессии, связанные сэвстатическими колебаниями уровня океана, должны были существенно влиять наглобальные вариации климата Земли в геологическом прошлом. Из-за того, чтотеплоемкость воды намного больше теплоемкости континентальных пород и атмосферы,всякое существенное увеличение площади морской поверхности за счет уменьшенияплощади суши смягчало сезонные и широтные изменения климата. При затоплении водойдо 40% и более площади поверхности континентов смягчающее воздействие трансгрессийна глобальные вариации климата в умеренных и высоких широтах должно бытьдостаточно велико. Особенно если учесть, что расширение эпиконтинентальных морейсоздавало новые морские коридоры, по которым мог происходить теплообмен междунизкими и высокими широтами. В периоды регрессий, по мере отступления моря,возрастает общая континентальность климата Земли, увеличиваются сезонные контрастытемпературы, а также происходит похолодание в умеренных и высоких широтах.На широтную зональность климата существенно влияет также пространственноерасположение материков и океанов.
Крупные области суши, попадая по мереперемещения ансамбля литосферных плит в полярные регионы, начинают постепеннопокрываться сначала горными ледниками, а затем (из-за большого альбедо льда ипостепенного охлаждения всей полярной области) и покровным оледенением. Последнее,таким образом, играет роль глобального холодильника. Следовательно, наиболее резкаяширотная зональность на Земле наблюдалась, когда при прочих равных условиях вполярных областях располагаются крупные массы суши.
Уменьшение площадиповерхности суши в полярных областях, например, в результате трансгрессии, и тем болееполное отсутствие в этих областях крупных материковых фрагментов обычно приводилик значительному сглаживанию широтной зональности и к глобальному потеплениюклимата Земли, как это наблюдалось, например, во время существования Пангеи (см. рис.8.10).Кроме того, изменения взаимного расположения континентальных массивовизменяли характер циркуляции океанских вод, что также сильно влияло на формированиеземного климата.
Известно, что современное оледенение в Антарктиде началось толькопосле того, как от нее откололась и отошла к северу Австралия, а также открылся проливДрейка к югу от Огненной Земли. После этого вокруг Антарктиды возникло южноециркумконтинентальное течение, полностью “отрезавшее” этот континент от более357теплых противопассатных течений трех омывающих его океанов. Эта системаклиматической изоляции Антарктиды действует и сегодня.В свете изложенной геоисторической интерпретации процессов глобальныхизменений климата Земли попытаемся рассмотреть природу крупных экологическихрубежей фанерозоя, т.е. тех, которые имели место на протяжении последних 550–600 млнлет развития жизни на нашей планете. Так, постепенное увеличение парциальногодавления кислорода сделало возможным около 400 млн лет назад выход на сушувысокоорганизованной жизни.
Это событие представляет собой уникальный феномен,связанный с коренной перестройкой метаболизма организмов и появлением в царствеживотных форм, обладающих легкими − органом идеально приспособленным кгазообмену в воздушной среде.Учитывая, что Солнце – спокойная звезда, а другие космические факторы почти невлияют на развитие Земли, можно уверенно утверждать, что ведущую роль в развитиижизни играли чисто земные факторы. Конечно, наша планета – одно из многих космических тел, но возникновение на ней жизни (в известной нам форме) представляетуникальное, специфически земное явление. Главные причины экологической эволюции вфанерозое, как и в предыдущие эпохи, также были обусловлены глобальнымитектоническими процессами. Это предположение неплохо иллюстрируется примеромразвития жизни в океане.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
