Сотворение Земли. Как живые организмы создали наш мир

Что касается влияния срединно-океанических хребтов, то чем больше их протяженность — а этот показатель зависит от числа континентов, — тем больше выделяется базальтовой лавы в рифтовых расщелинах. Взаимодействуя с морской водой, свежий базальт поглощает Mg²⁺-ионы, и в самой воде остается больше Са²⁺-ионов. В итоге преимущество опять же получают организмы с кальцитовым скелетом. Оба явления — рост срединно-океанических хребтов и повышение уровня углекислого газа — взаимосвязаны: разрастаясь, подводные хребты уменьшают емкость океанических впадин и тем самым выталкивают излишки воды на окраины континентов. Площадь суши сокращается, а вместе с ней и выходы горных пород с высоким содержанием кремнезема, на выветривание которых расходовался бы углекислый газ. Двуокись углерода накапливается в атмосфере все в больших объемах и растворяется в океане. При этом за счет гидротермальной активности в океан поступает больше ионов Cl^—, Na⁺, и Ca²⁺, а SO₄^2– и Mg²⁺ поглощаются новообразованной базальтовой лавой. Эти изменения можно наблюдать непосредственно, изучая состав капелек древней морской воды, запечатанных в кристаллах соли. И, судя по этим капелькам, содержание в океане кальция выросло с конца эдиакарского периода к середине раннекембрийской эпохи в три раза. Одновременно среди морских эвапоритов (солей) вместо сульфатов магния (например, кизерита — MgSO₄ × H₂O) начинают накапливаться калийсодержащие хлориды (такие, как сильвин — KCl и сильвинит — NaCl × KCl), что тоже наблюдается в середине раннекембрийской эпохи. Наоборот, в неогеновом периоде океан вновь изменился на арагонитовый, среди эвапоритов стали преобладать сульфаты, а температура на планете начала падать. В эту эпоху мы живем и сейчас.

Конечно, организмы строят скелет и из других минералов — без малого из сотни разновидностей (наиболее распространенные приведены в табл. 2). Но все другие варианты биоминерализации используются в исключительных случаях: например, сульфиды серы — пирит и грейгит (FeS₂ и Fe₃S₄) — только улитками, обитающими вблизи гидротермальных источников срединно-океанических хребтов, черных курильщиков, которые выделяют большие объемы растворенного железа и серы (рис. 17.7). В любом случае в ход идут самые распространенные в земной коре, атмосфере и океане элементы, кроме алюминия, который организмы (люди) научились использовать только в XIX в.

Конечно, биоминералы используются и в других целях. Так, нанокристаллы магнетита служат у самых разных организмов (от бактерий до китов) в составе особых органов — магнитосом — для ориентации в пространстве с помощью характеристик магнитного поля Земли. Целестин или барит в виде звездчатых микрогранул помогают сцифоидным медузам и харовым водорослям определить направление силы тяжести: первым — чтобы быстрее вернуться в естественное положение после шторма, вторым — чтобы направить рост питающих ризоидов прямо в бескислородный слой осадка.

Однако только обладатели карбонатных, фосфатных и кремневых скелетов стали породообразующей силой, масштабы действия которой сопоставимы с силами геологическими.

Часть III. От кембрийского взрыва до Великой ордовикской радиации (540–440 млн лет назад)

Глава 18. Кембрийские горы

Чарлз Дарвин 160 лет назад сетовал на «неполноту геологической летописи». Обсуждению этой проблемы он отвел две главы (X и XI) своего труда: ведь палеонтология и седиментология как науки пребывали в зачаточном состоянии, а такой дисциплины, как тафономия, объясняющей закономерности влияния седиментационных процессов на палеонтологическую летопись, вообще не существовало. (Ее основы заложил советский палеонтолог и писатель Иван Антонович Ефремов лишь в середине прошлого века.) Однако Дарвин настаивал на том, что факт внезапного появления целых групп видов в определенных геологических слоях совсем не отрицает ни превращения одних видов в другие, ни крайне низких темпов этого процесса, ни значительной удаленности во времени предка от изменившихся потомков. И особенно беспокоили гениального естествоиспытателя кембрийские слои Европы, которые содержали остатки первых несомненных животных, причем уже достаточно разнообразных. Значит, этому времени должны были предшествовать периоды, «столь же продолжительные или, вероятно, более длительные, чем весь интервал от кембрийских времен до наших дней».