Сотворение Земли. Как живые организмы создали наш мир

Разогрев атмосферы за счет парниковых газов, поступавших с вулканическими выбросами, и своеобразных солнечных батарей в виде туч, состоявших из серных и углекислых аэрозолей, привел к подкислению и прогреву океана Тетис и высвобождению миллиардов тонн метана, до поры до времени скованных на дне ледяными кристаллами в газовых гидратах. Этот газ является самым действенным парниковым фактором, к тому же быстро окисляется, расходуя ценный кислород и превращаясь в еще один источник двуокиси углерода. Кроме того, реки и дожди смывали в океан вулканический пепел, богатый железом, марганцем и другими микроэлементами, вызывая бурное «цветение» бактериального и водорослевого планктона. Это и привело в конце концов к замору океанской величины, отразившемуся в геологической летописи в виде многометровой толщи черных, благодаря накопившемуся в них органическому веществу, сланцев. Образование сланцев, в свою очередь, происходило с выделением азота и закиси азота (поскольку в отсутствие кислорода главным окислителем органического вещества становится нитрат, а продуктами этой реакции являются вышеназванные газы), которые уходили в атмосферу.

Представленный здесь мрачный сценарий отнюдь не фантазии геологов и палеонтологов, он скорее преуменьшает, чем преувеличивает истинные масштабы явлений. Так, указанные объемы и темпы поступления углекислого газа получены исходя из площади распространения и мощности сибирских базальтов, но от них, вероятно, сохранилось не более половины. Подкисление океана вычисляется по изотопной подписи бора (¹¹В/¹⁰В, или δ¹¹В), которая отражает фракционирование этого элемента между борат-ионом [B(OH)₄^—] и борной кислотой [H₃BO₃]. Поскольку и организмы, и растущие кристаллы борсодержащих минералов используют легкий изотоп, океанские воды обогащаются H₃BO₃ с тяжелым изотопом, что и отражается в осадочной летописи карбонатов. Но B(OH)₄^— преобладает в щелочной среде (рН>8,6), и рост содержания борной кислоты выражается в отрицательном смещении изотопной подписи бора, причем каждый дополнительный 1‰ δ¹¹В соответствует понижению рН на 0,1. На пермско-триасовом рубеже за 10 000 лет показатель рН океана снизился на 0,7, а кислотность, соответственно, повысилась. Рост температуры рассчитывается разными методами, в том числе по отрицательным сдвигам изотопной подписи кислорода (δ¹⁸О) в фосфате конодонтов (отражающим таяние ледовых шапок, где накапливался более легкий изотоп этого элемента), по снижению устьичного индекса (связанного с меньшей плотностью устьиц на листовой пластине при избыточном парциальном давлении СО₂) и по обилию мостиков между редкими стабильными изотопами в раковинах брахиопод. Таких мостиков, например ¹⁸О-¹³С, образуется тем больше, чем выше температура, при которой растет кристалл, независимо от содержания в океане ¹⁸О. А раковины брахиопод построены из кристаллов наиболее устойчивого кальцита, хранящего первичный изотопный сигнал сотни миллионов лет. Конечно, и сама палеонтологическая, и осадочная летопись предоставляют огромный материал для понимания того, что случилось на рубеже двух эр…

Дышать становилось все труднее, и произошло самое катастрофическое за всю историю жизни вымирание: свыше 90 % морских и более 70 % наземных видов исчезли с лица планеты. На суше место пышных лесов заняли поросли древовидных плаунов — нечто похожее на колья с тонкими листочками, да и те чувствовали себя не очень-то уютно, так как органогалогены (подобные CH₃Cl и CH₃Br), выделявшиеся при сгорании углей, разрушали озоновый слой и коротковолновое ультрафиолетовое излучение калечило споры прямо в спорангиях, сернокислые дожди выжигали листву, а последние соки из отмирающих деревьев высасывали расплодившиеся грибы. В итоге прекратилось и углеобразование. Наземные позвоночные гибли от отека легких, вызванного гипоксией, и отравления углекислым газом — гиперкапнии. Из-за этих явлений и в океане не могли существовать крупные организмы. В первую очередь исчезли наименее защищенные малоподвижные обитатели морского дна с массивным арагонитовым и Mg-кальцитовым скелетом — обызвествленные водоросли и губки, кораллы, крупные брахиоподы, мшанки и морские лилии: низкие темпы обмена веществ не позволяли им справляться с возросшими поступлениями ионов карбоната. Исчезли последние трилобиты, а аммониты оказались на грани вымирания. Резко сократилось число и уменьшились размеры тех, кто выжил, — фораминифер, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, брахиопод, двустворчатых рачков остракод, последних конодонтофорид, а на суше — позвоночных. Причем многие группы вернулись в архаичное состояние: у аммонитов снова развернулась раковина, словно у их девонских предков, у конодонтофорид «выросли» зубы древнего облика, а радиолярии утратили сложные элементы раковины. Не исчезнуть окончательно им помогло то обстоятельство, что скелет у этих животных формируется независимо от ионных параметров окружающей среды.