Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли

Известно, что мельчайшие (до 0,15 микрона в диаметре) органические частицы, плавающие в плотном, окутывающем амазонскую сельву тумане, служат затравкой для образования дождевых капель. Неясным оставалось происхождение этих частиц. Полевые исследования специалиста по химии атмосферы Кристофера Пёлькера из Института химии имени Макса Планка в Майнце и его многонациональной команды, проведенные в лесах Бразилии, и последующий микроскопический анализ помогли разгадать эту загадку. Оказалось, что основу таких частиц составляет калиевая соль. Конечно, калий может попасть в атмосферу с испарениями океана или во время лесных пожаров вместе с сажей. Но химики выяснили, что изученные соли наряду с ионами хлорида и калия содержат углеводороды, источником которых могут быть лишь грибы. Наличие в составе частиц обильных грибных спор подтверждает эту идею. Такие летучие углеводороды, как изопрен, выделяемые растениями при фотосинтезе, благодаря окислению в атмосфере превращаются в аэрозоли уксусной и муравьиной кислот, которые ускоряют конденсацию дождевых капель. Попутно изопрен нейтрализует приземный озон — газ, разрушающий листовую мякоть.

Так дождевой тропический лес сам поддерживает влажные условия, необходимые для существования. Одновременно эта самая богатая видами растений и животных экосистема служит одним из источников дождевых облаков над сушей наряду с водорослевым планктоном. И такой лес — только один из растительных биомов суши. Есть еще тундра, тайга, степь, другие растительные сообщества. Каждая травинка, дерево, кустик по-своему делают погоду. Скажем, поверхность листьев европейских деревьев и кустарников в четыре раза больше площади самой Европы, а поверхность корней превышает последнюю в 400 раз. И это не просто площадь, а весьма активный интерфейс, где при разложении листового опада и прочей отмершей органики выделяются сильные органические кислоты, способствующие химическому выветриванию, и куда напрямую подводится углекислый газ, изъятый из атмосферы. Замерить количественные характеристики этой взаимосвязи оказалось непросто, но в итоге удалось. Выяснилось, что наземные растения, несомненно, способствуют химическому выветриванию: на облесенных пространствах выветривание происходит в 3–10 раз быстрее (в зависимости от типа растительности), чем на голых площадях. Но все это только наши современники, появившиеся на Земле совсем недавно — несколько миллионов лет назад, но уже успевшие поспособствовать наступлению последнего ледникового периода.

500 миллионов лет назад на суше вообще не было никаких сосудистых растений, и лишайники, наверное, не росли; 400 миллионов лет назад не появились деревья; 200 миллионов лет назад еще не возникли цветковые, составляющие основу современного биоразнообразия наземных растений. И с приходом каждой новой группы растений, началом их господства мир навсегда менялся, порой катастрофически…

Не случайно три интервала наиболее резкого падения уровня углекислого газа в атмосфере — позднеордовикский (444 миллиона лет назад), позднедевонский-раннепермский (364–256 миллионов лет назад) и позднекайнозойский (35 миллионов лет назад — ныне) — приходятся на время наиболее существенных изменений в наземной растительности. Позднеордовикское оледенение вообще было парадоксальным событием: уровень углекислого газа в атмосфере превышал нынешний в 14–22 раза (по разным расчетам) и обрушился в 2–4 раза менее чем за 500 тысяч лет. Это привело к падению среднегодовой температуры на 3,5–7,2 °C в разных климатических поясах. Причина? Появление и распространение наземных растений, которые от двух до десяти раз повысили скорость выветривания для разных биогенных элементов: фосфора, калия, кальция, магния и железа. Эксперименты, проведенные группой биогеохимика Тимоти Лентона из Университета Экстера на мхах (их предшественники и появились в ордовикском периоде), показали, что эти невыдающейся биомассы растения значительно — в 1,5 и 5,5 раза — ускоряют разрушение гранита и андезита, извлекая из прочных горных пород кальций и магний. В свою очередь, биогены ускоренными темпами поступают в океан, где этого только и дожидаются планктонные цианобактерии и водоросли, отметившиеся в ископаемой летописи положительными углеродными изотопными аномалиями. Это значит, что на дно морей уходили значительные объемы органического вещества, увлекая с собой углерод, захваченный из углекислого газа.