Большая история. С чего все начиналось и что будет дальше

Развитие крупных форм жизни протекало в условиях экстремальных колебаний климата в конце протерозойского эона. Вероятнее всего, в результате роста уровня кислорода еще дважды образовывалась Земля-снежок. Около 700 млн лет назад началось такое серьезное похолодание, что в 1990 году геологи добавили к своей хронологии еще один период – криогений. Он стартовал около 720 млн лет назад и длился 85 млн лет. Ледники толщиной в километр расползлись по суше и океану; температуры на поверхности упали, возможно, до – 50 °C, а фотосинтез в основном остановился. Судьба всех живых организмов вновь висела на волоске.

Почему Земля замерзла? Возможно, примитивные водоросли, распространяясь по суше, сильно сократили количество углекислого газа[99], но свою роль могли сыграть и изменения в конфигурации материков. С начала протерозойского эона тектонические плиты периодически собирались в громадные суперконтиненты. Суперконтинент Колумбия достиг максимального размера около 1,8 млрд лет назад[100]

. Миллиард лет назад большинство материков соединились в другой суперконтинент, который сегодня называют Родинией. Распад Родинии привел к усложнению мировой географии и ускорил выветривание, а это могло вызвать падение содержания углекислого газа. Не исключено, что действовали и более бурные процессы. Так, возможно, внезапно сместилась ось вращения Земли, что должно было изменить положение всех материков относительно полюсов. Это называется катастрофическим сдвигом полюсов, и такие сдвиги за последние 3 млрд лет случались не меньше 30 раз. Геологическую икоту такого масштаба мог вызвать внезапный сдвиг огромных масс расплавленной магмы внутри Земли, а может быть, падение астероида[101].

Какой бы ни была причина, эти резкие изменения должны были подстегнуть ход эволюции жизни. Выжившие организмы снова сгрудились подо льдом возле трещин в земной коре, откуда просачивалась горячая магма. В этих биологических лагерях беженцев эволюция могла исследовать нестандартные дорожки, потому что в маленьких изолированных популяциях новые гены способны быстро распространяться. Определенно, эти странные миры могли быть свидетелями первых опытов с многоклеточностью.

Экстремальные холода закончились около 635 млн лет назад, и закончились внезапно. Парниковые газы из вулканов скопились подо льдом, а затем резко вырвались в атмосферу. Количество углекислого газа подскочило, а уровень кислорода упал гораздо ниже нынешнего. Поднялась температура, лед растаял, биосфера изменилась. В холодном темном мире криогения вызрело множество биологических новинок, благодаря которым стали возможны многоклеточные формы жизни, и теперь эти новинки вышли в теплеющий мир.

Первые надежные свидетельства о большом количестве многоклеточных относятся к эдиакарскому периоду, который начался примерно 635 млн лет назад и окончился около 540 млн лет назад. Здесь мы впервые видим три знакомые нам группы крупных организмов: растения, которые живут за счет фотосинтеза и потому обычно могут спокойно оставаться на месте и впитывать солнечный свет; грибы, которые питаются отходами, разлагая органические вещества; и животных, которым приходится быть внимательными и подвижными, потому что они выживают, охотясь и поедая другие организмы. С появлением огромного количества существ, которые получают энергию, употребляя другие организмы, биосфера стала более сложной, разнообразной и иерархичной, потому что энергия солнечного света теперь передавалась по разным трофическим уровням, от растений животным и грибам. Животным, например человеку, она достается бывшей в употреблении. Мы используем то, что сначала захватили растения, и к нам энергия попадает уже с большими утечками. Экологи говорят о пищевой цепочке, своеобразной очереди потребителей, в начале которой стоят растения, за ними травоядные (или существа, которые потребляют растения), затем хищники, которые могут есть травоядных, затем грибы, которые замыкают цепь, трапезничая мертвыми. Весь этот процесс приводит энтропию в полный восторг, потому что она на каждом этапе взимает мусорный налог. При переходе с одного трофического уровня на другой теряется около 90 % энергии, полученной при фотосинтезе, так что каждому следующему звену пищевой цепи ее достается гораздо меньше. Вследствие этого животных на Земле не так много, как растений, а хищников меньше, чем травоядных. Но грибы в любом случае не бедствуют, ведь они перерабатывают трупы.

Скорее всего, первые многоклеточные были растениями, потому что в их клетках были хлоропласты, и они могли проводить фотосинтез. Многоклеточные животные появились позже, поскольку находятся на более высоком уровне пищевой цепи, где энергии меньше, а им ее нужно больше, чтобы охотиться на пищу. Первые признаки многоклеточных животных можно найти в океанах эдиакарского периода.