Большая история. С чего все начиналось и что будет дальше

Сухопутные растения оказали особенно большое воздействие на атмосферу, потому что вдыхали углекислый газ и выдыхали кислород. Количество кислорода в атмосфере после ордовика быстро росло и увеличилось примерно с 5–10 % до уровня значительно выше нынешнего, вероятно до 35 %, а затем стабилизировалось. Начиная с отметки примерно в 370 млн лет назад уровень кислорода в атмосфере в основном составлял от 17 до 30 %[106]. Нам это известно, потому что ученые видят свидетельства спонтанных пожаров на протяжении всего этого времени, а огонь не может вспыхнуть при содержании кислорода намного ниже 17 %. Вероятно, самым высоким оно было в пермский период (от 300 до 250 млн лет назад).

Одним из показателей роста уровня кислорода было появление коралловых рифов, которым его нужно очень много. Первые большие коралловые рифы появились в ордовике. На самом деле кораллы – это громадные симбиотические колонии крошечных, генетически идентичных беспозвоночных животных. С некоторой натяжкой их можно считать огромными расползшимися животными с жестким, но несколько бесформенным скелетом. В любом коралле живут колонии одноклеточных фотосинтезирующих организмов, которые поставляют ему энергию. Коралловые рифы предлагали уютное жилье многим крупным организмам, включая трилобитов, губки и моллюсков.

Рост уровня кислорода стимулировал в девонском периоде вторую волну колонизации суши многоклеточными, которая началась около 370 млн лет назад. Первые растения с древесными скелетами, позволявшими сопротивляться гравитации, появились около 375 млн лет назад, и вскоре после этого выросли первые леса. Путем фотосинтеза они расправились с огромным количеством углерода, так что, когда Земля зазеленела, уровень углекислого газа упал, наверное, до одной десятой от прежних значений[107]

. Первые леса оказали особенно большое воздействие, потому что на тот момент еще не было организмов, способных разлагать в древесине лигнин. Вот почему деревья каменноугольного периода (начался 360 млн лет назад и закончился 300 млн лет назад) в основном погребены в почве вместе с углеродом, который они высосали из атмосферы. Со временем они окаменели и превратились в угольные пласты, послужившие двигателем промышленной революции. Около 90 % нынешних залежей угля были захоронены в период высокого содержания кислорода, примерно 330–260 млн лет назад. При таком изобилии этого газа лесные пожары легко вспыхивали от удара молнии. Так что в каменноугольном и пермском периодах мир, несмотря на прохладу, вероятно, был пропитан едким запахом горящего леса, который невозможно уловить на других планетах Солнечной системы, потому что там недостаточно кислорода и нет источников древесного топлива, необходимых, чтобы мог распространиться огонь.

Каменноугольные леса, вероятно, повысили уровень фотосинтеза вдвое, а это фактически удвоило общий энергетический бюджет биосферы, благодаря чему смогло появиться множество новых организмов[108]. Растения скорректировали работу геологического термостата Земли, потому что ускорили выветривание горных пород, перемалывая и превращая их в почвы, которым легче уносить захороненный углерод в океан; оттуда часть углерода ушла в мантию. Погребенный углерод уже не мог вступать в реакцию с кислородом и образовывать углекислый газ, так что уровень кислорода вырос. Таким образом, количество свободного кислорода в определенной мере зависит от количества углерода, ушедшего в мантию, то есть уровни атмосферного кислорода и углекислого газа стремятся двигаться в противоположных направлениях. Благодаря росту уровня кислорода также стали возможны новые химические реакции в коре, в результате чего возникли многие из 4000 разных типов минералов, которые сегодня можно найти на Земле

[109].

С конца ордовика до начала пермского периода (450–300 млн лет назад) леса и сухопутные многоклеточные преобразовали поверхность Земли, озеленили континенты и перенастроили термостаты биосферы, в результате чего установился атмосферный режим позднего фанерозоя с высоким уровнем кислорода и низким содержанием углекислого газа.

Устойчивые тенденции. Крупные тела и большой мозг

Как и историю сложных явлений в целом, историю крупных форм жизни определяли случайность и необходимость. Колоссальную роль первой иллюстрируют массовые вымирания. Без них биосфера сегодня выглядела бы совершенно иначе. Но эволюция никогда не сводилась к случайным событиям. Одни изменения были более вероятны, чем другие. Таким образом, хотя история крупных форм жизни развивается по принципу серендипности[110], в ней есть и устойчивые тенденции, которые сохранялись, несмотря на смятение, вызванное падением астероидов, извержениями вулканов и массовыми вымираниями. Эти устойчивые тенденции для нас не менее важны, чем внезапные катастрофы.