Удивительное зарождение Земли. Путешествие по скрытым чудесам, которые дали жизнь нашей планете

С 1970 года люди уничтожили по меньшей мере 18 % тропических лесов Амазонии – территорию, превышающую площадь Франции, – в основном для того, чтобы расчистить место под животноводческие фермы. Из-за взаимосвязи почвы, тепла и влаги в воздухе небольшая вырубка лесов может временно увеличить количество осадков на отдельных участках оголенной земли, но регулярное и масштабное уничтожение задерживает наступление влажного сезона, сокращает его продолжительность и значительно уменьшает общее количество осадков. Ученые установили, что вырубка лесов в Амазонии, вероятно, усугубила некоторые из самых сильных засух в Южной Америке, включая нехватку воды в Сан-Паулу. Исследователи подсчитали: если уничтожить Амазонию, снежный покров в Сьерра-Неваде может сократиться на 50 %, что приведет к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства в Калифорнийской долине и, соответственно, для продовольственного снабжения США.

В последние годы своей жизни, вплоть до смерти в декабре 2021 года известный американский эколог Томас Лавджой в паре с бразильским ученым в области земных систем и нобелевским лауреатом Карлосом Нобре написал пару эссе, в которых предупредил, что тропические леса Амазонии стремительно приближаются к точке невозврата. Они предположили, что если люди уничтожат от 20 до 25 % Амазонии, то количество осадков значительно уменьшится. В сочетании с изменением климата и пожарами, вызванными деятельностью человека, последующая засуха превратит огромные участки пышного леса в деградирующий засушливый ландшафт, покрытый кустарниками, высвободит миллиарды тонн парниковых газов, серьезно подорвет способность леса накапливать углерод и изменит погодные условия во всем мире до неузнаваемости. «Не стоит выяснять, где находится точка невозврата, путем ее достижения», – пишут они. По их мнению, необходимо не только прекратить вырубку лесов, но и восстановить значительные участки Амазонии, чтобы «сохранить ее значение для Южной Америки и здоровья планеты».

Когда несколько миллиардов лет назад на Земле появилась жизнь, она изменила не только погоду. Задолго до того, как над континентами выросли первые леса, до того, как из моря выползло какое-либо сложное существо, микробы первыми начали процесс преобразования атмосферы, который был гораздо более изощренным, чем засеивание облаков. Постепенно жизнь изменила химический состав всей атмосферы. Жизнь создала воздух, которым мы дышим сегодня.

На заре истории Земли атмосфера, скорее всего, состояла из углекислого газа, азота, водяного пара, метана и следов аммиака, а свободного кислорода (O₂) почти не было. Для наших глаз небо, вероятно, выглядело мутно-оранжевым, по крайней мере периодически, из-за дымки углеводородов, образовывавшихся при реакции ультрафиолетового света с метаном, который сам по себе в основном вырабатывали микробы, адаптированные к бескислородной среде. Сегодня кислород составляет 21 % атмосферы, а в ясный день небо кажется безграничным сводом голубого цвета. Обогащение кислородом Земли было процессом длительным, мозаичным и прерывистым – это была продолжительная революция, которая заняла почти два миллиарда лет и была вызвана множеством накладывающихся друг на друга геологических и биологических процессов. Хотя ученые до сих пор спорят о точной хронологии, механизмах и многих деталях этой трансформации планеты, они согласны с тем, что без живых организмов это было бы невозможно.

Обогащенная кислородом атмосфера Земли неразрывно связана с важнейшим эволюционным новшеством в истории нашей живой планеты – фотосинтезом. Как писал Оливер Мортон, фотосинтез – это «свет, ставший жизнью», процесс, в ходе которого «свет солнца становится веществом земли». Осуществляя фотосинтез, организмы улавливают энергию света и накапливают ее в удобных химических формах. В отличие от солнечной магии, которая происходит в знакомых нам сегодня растениях с листьями, самые ранние формы фотосинтеза, вероятно, не требовали воды и не вырабатывали кислород.

Некоторые ученые предполагают, что первыми автотрофными организмами были глубоководные микробы, жившие вблизи горячих гидротермальных источников 3,4 миллиарда лет назад. Вместо солнечного света они полагались на тусклое свечение магмы и перегретой воды, дышали сероводородом и выделяли серу. В какой-то момент в промежутке между 3,4 и 2,5 миллиардами лет назад сине-зеленые микробы, известные как цианобактерии, выработали совершенно новую версию автотрофного питания – фотосинтез, которая воспользовалась преимуществом богатства ресурсов, перерабатывая солнечный свет, воду и углекислый газ в сахар и выделяя кислород в качестве побочного продукта.