Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Происходил ли этот процесс в океане или же в субаэральных условиях? Рассматриваемые явления можно изобразить следующей схемой: 302 СОз атмосферы Вода Изверженные породы Карбонаты Соленая вода моря 8.1.2. Геосфера и историческая геология История Земли начинается с раннего после аккреции периода, когда происходила дегазация планеты с образованием атмосферы, гидросферы в виде протоокеана, первичной суши. За появлением этих трех сред можно следить по осадочной летописи, которая начинается 3,8-3,9 млрд лет назад метаморфизированными осадочными отложениями Исуа на юго-западе Гренландии, продолжается 3,5 млрд лет назад на северо-западе Австралии, а также сильно метаморфизированными породами Алданского щита.
Все, что происходило ранее, находится в области реконструкции. Биологи склонны придавать излишнее значение абсолютным датировкам, не учитывая того, что эти датировки относятся к отцельным образцам, а не ко всей поверхности Земли в целом. Корреляция геологических событий по времени представляет специальную задачу стратнграфии. Попытка оперировать "точными'* датами несостоятельна не только из-за неоднородности географической поверхности в прошлом, как и в настоящем, но и из-за того, что синхронизация событий ранней геологической истории пока возможна лишь для интервалов во многие десятки и сотни миллионов лет. Приводимая ниже очень беглая история становления геосферы имеет своей целью прежце всего ограничить полет фантазии биологов-экспериментаторов. По сложившимся сейчас на основе сравнительной планетологии представлениям Земля возникла 4,5-4,6 млрд лет назад, как это следует из изотопного возраста метеоритов, путем аккреции из раздробленного вещества.
Свидетельства метеоритной бомбардировки сохранились на Марсе, Меркурии и на Луне в вице кольцевых ударных кратеров. Судя по поверхности Луны, наиболее интенсивная метеоритная бомбардировка приходилась на период 4,2 млрд лет назад н закончилась 3,9 млрд лет назад. Принимается, что планеты земной группы — Меркурий, Земля, Марс — имеют холодное происхождение, яо в конце формирования они проходили стадию "океана магмы" с расплавленным наружным слоем, перемешанным падающими планетезималями.
На Земле следов метеоритной бомбардировки не сохранилось. Период от 4,5 до 3,8 млрд лет реконструируется по изо- 303 тонным соотношениям в магме н газах. Эти данные указывают на дифференцировку 4,4-4,3 млрд лет назад с выделением основной массы "летучих": паров воды и газов. Теплопотери в начале'были многократно выше современных, и эндогенные процессы играли первостепенную роль. Светимость Солнца была на 25 — 30% меньше и возрастала примерно линейно. В тепловом режиме Земли боль. шую роль мог играть парниковый эффект за счет паров воды и углекислоты ~. Предполагаемая последовательность термических событий на Земле ограничивает время, предшествовавшее началу осадочной геологической летописи, 3,8-3,9 млрд лет назад, вероятным разогревом прн метеоритной бомбардировке, несовместимым с обитаемостью, хотя возможность холодных "островов" не исключена.
С другой стороны, утверждения в находках бактериоморфных остатков в некоторых метеоритах группы углистых хондритов с возрастом 4,5-4,6 млрд лет переводят вопрос о появлении жизни на Земле в область космических пределов. Логические реконструкции биологов с исходным организмом "прогенотом" следует оценивать скептически. Прн дегазации происходило быстрое, судя по моделям — в течение сотни миллионов лет, выделение основной массы "летучих", к которым прежде всего относятся пары воды, азот, углекислота.
Относительно других компонентов, особенно восстановленных газов аммиака, метана, сероводорода, твердого суждения нет. Считается, что в первичной атмосфере отсутствовал кислород и она была аноксической, хотя кислород был необходим уже для формирования древнейших окислов железа в формации Исуа 3,8 млрд лет назад. Дегазация с формированием гидросферы и первичной атмосферы представляет главный механизм, который определил дальнейшее взаимодействие биосферы и геосферы. Главным компонентом атмосферы, на который воздействовали биота и литосферные процес.
сы, была углекислота. Ее удаление из атмосферы при возрастании светимости Солнца обеспечило дальнейшее нахождение поверхности Земли в тепловом режиме обитаемости. При таком масштабе времени необходимо учитывать независимую от биосферы геологическую эволюцию Земли, обусловленную прежде всего ее энергетическим балансом, направленным на необратимую потерю внутренней энергии вследствие рассеяния в космическое пространство и приобретения энергии извне от Солнца. Внешняя энергия обусловливает тепловую климатическую машину и вызываемое ей выветривание и латеральное перемещение масс.
Необратимая геологическая эволюция Земли составляет ту среду, в ' Впервые на него указали Л.М. Мухин и В.И. Мороз. См:. Письма в "Астров. журн." 1972 Т. 3. С. 78; а также смс Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. Мс Изд-во МГУ, 2002. 560 с. которой происходит биологическая эволюция с ее обратными связями на геосферу в ответ на прямые воздействия извне. Историческая геология сейчас может дать только некую общую (с существенными пробелами) картину событий протерозоя и лишь в очень гадательной форме — раннего архея (Хани и др., 1997; 8спор(, 1983; 1992; 8спорГ, К1еш, 1992). Общая картина геологической эволюции оперирует крупными эпохами (сотни миллионов лет) и стремится дать планетарную обстановку рассматриваемого периода. И временнбй, и пространственный масштабы подхода не соответствуют запросам биолога. Если пользоваться аналогией с современной биосферой, то можно было бы утверждать, исходя из общих соображений, что жизнь на Земле либо была невозможна, либо должна быть совершенно иной.
Средняя температура современной Земли в 15' предполагает преобладание организмов, чувствительных к повышению температуры. Все соображения, исходящие из средних значений, очевидно неприемлемых при анализе современной биосферы, как "средняя температура по больнице", возникают в сравнительной планетологии и по отношению к прошлому Земли. Поэтому необходимо опираться на эмпирические данные, которые исходно локальны. Для функционирующей биосферы в принципе важна ее неоднородность, предполагающая перенос вещесгва между регионами.
В отличие от геологии, рассматривающей последовательность образования комплексов пород на основании разрезов, для биолога важнее площадное распределение физико-географических условий "географической оболочки Земли", входящих в понятие "палеогеографии", реконструнрующей ландшафтные обстановки геологического прошлого, включая климатические условия. Основой для реконструкции служит прежде всего фациальный анализ. При этом устанавливаются области сноса, континентального осадконакопления, химический состав палеоводоемов и их осадков.
О климате прошлого можно судить по типам кор выветривания, зависящим от тепла н влаги. В аридном климате образуются соли, гипс, седиментационные доломиты, а в гумидном — горючие сланцы. В тропической и субтропической зоне создаются литологические формации: карбонатные и гипсовые, эвапоритовые, карбонатно-сульфатные. В умеренно теплой зоне континентальные красноцветы теряют карбонатность. Для реконструкции климата важен минералогический состав аутигенных минералов в осадочных породах.
Обсуждение роли микробиоты в прошлом Земли, в том числе в архее и протерозое, должно строиться на фацпальной, а не планетарной основе. Фанни представляют отражение ландшафтов в седиментогенезе. По более точному определению, это комплекс отложений, отличающийся составом и физико-географическими условиямн образования от соседних отложений того же времени. Какие фации доминировали в ту или иную эпоху, насколько они сходны с 305 современными, или, точнее, насколько им аналогичны современные, составляет геологический аспект непрерывности развития биосферы, поскольку организмы приспосабливаются к существенным для них факторам ландшафта и лишь во вторую очередь, например, к петрографическим особенностям пород.
Тесная связь микробиоты с геологической средой и ее участие в трансформации минералов отличают палеомикробнологию от палеоэкологии фанерозоя, основанной на индикаторных организмах и их остатках. Микробная жизнь находит наиболее богатые условия для себя на границе двух сред, в области термодинамической метастабильности соединений, транспортируемых из одной среды в другую, и формирования геохимического барьера, часто совпадающего с экотоном.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
