Читать онлайн «Земля и жизнь». Страница 40

Все три первые эры существования Земли отличались от последовавших за ними высоким содержанием в биосфере углекислоты, запасы которой начали иссякать лишь к концу протерозоя в результате огромного размаха жизнедеятельности "морских" придонных водорослей и, несомненно, фитопланктона. Одновременно создавались запасы молекулярного кислорода. Моря, освобождаясь от высокого содержания в водах бикарбонатов, постепенно засолонялись. Таким образом, водная среда, как и атмосфера, постепенно, но неуклонно изменялась, влияя тем самым на развитие в биосфере живого вещества.

Из потребителей свободного кислорода около остатков водорослей можно отметить, как видно по остаточным микроструктурам, только железобактерии. Таким образом, наличие железистых пленок в строматолитах все же скорее говорит о бедности биосферы кислородом. По-видимому, он жадно поглощался тогда при химическом окислении минеральных веществ на выступах суши. Во всяком случае несомненно, что появление запасов кислорода в биосфере еще не стимулировало заметно развитие животных. Вплоть до начала палеозоя они были представлены очень и очень бедно.

Вероятно, что к началу палеозоя сформировалась атмосфера почти современного состава. Возможно, что это и так, но основной фактор, который при этом проявил себя как планетарное явление,- это появление признаков повышенной солености некоторых бассейнов, приводившей к развитию лагун с садкой морских солей, и снижение магнезиальности вод. В протерозое таких явлений не отмечено. Начало палеозоя ознаменовалось значительным развитием красных водорослей, так называемой эпифитоновой флоры, и именно около мелких"зарослей" таких водорослей мы находим и остатки археопиат, килобитов и других беспозвоночных животных кембрия. Палеоэкологические наблюдения позволяют думать что стимулом для развития многих ранних трупп животных были условия

Эволюция среды и жизни на Земле

Вещество синезеленых водорослей (пектины) отличается значительной химической стойкостью и вообще мало пригодно в качестве пищевого материала для каких-либо животных или бактерий. По-видимому, развившийся фитозоонланктон, состав которого мы пока раскрыли лишь отчасти, послужил пищевым субстратом, который определил возникновение в пресных и морских водах синийского периода жизненного никла в виде пени организмов, биологически связанных между собой, что обусловило появление животных более сложной организации. Если для зоопланктона фитопланктон является базой, то для более высокоорганизованных животных нужны были вещества, вырабатываемые тем и другим, в большей степени - вторым. Поэтому необратимое общее изменение вещественного состава сред биосферы во все геологические времена с момента возникновения жизни влияло на микрожизнь, на бактерии, на микроводоросли на грибы и другие организмы, приспособительные свойства которых в общем вели ко все большему охвату разнообразных сред На базе этого микромира как пищевого субстрата в водных бассейнах развивались разнообразные организм в виде пеней, в которых представители одного звена поедались другим более сильным, хотя и не всегда более крупным.

Длительное отсутствие в протерозое животных в заметных количеств представляло собой загадку. Но эта загадка как будто разрешима.

Между вещественным составом фито- и зоопланктона имеется конечно, большая разница. Она, несомненно, была и в то далекое время, когда ход эволюции жизни только-только привел к развитию зоопланктона - той живой "мелочи", имевшей огромное значение в жизненном цикле, без которой животные более высокой организации еще не могли существовать. Потребовалось, по-видимому, длительное время для развития разнообразного зоопланктона - простейших животных, остатки которых мы находим теперь. Так, в слоях позднего синия местами в составе отложений морских карбонатных пород присутствуют мощные слои, сложенные мельчайшими округлыми известковыми тонкостенными образованиями, внутри которых мы находим или только вторичный кальцит, или кальцит и битумоподобное остаточное органическое вещество. Их нельзя принять за минеральные образования и трудно еще принять за остатки организмов, хотя ничем иным они не могли быть.

Особи, составлявшие жизнь докембрия, были очень мелки. Они имели микроскопические размеры, и их остатки нам удается различать по большим скоплениям, закрепленным в ископаемом состоянии процессами минерализации, окаменением. Строматолиты, часто огромные известковые тонкослоистые тела, которые многими исследователями принимались, да и теперь принимаются за остатки крупных живых существ не то растительного, не то животного происхождения, в действительности оказались именно скоплениями огромных количеств окаменелых микротел - клеток и тел микроскопических водорослей, развивавшихся тончайшими пленками жизни на поверхностях субстратов слой за слоем, год за годом, тысячелетиями. Между тем микроскопическое изучение строматолитов показало огромное разнообразие их строения, и, что очень и очень важно, быструю смену одних породообразующих видов водорослей другими. Эволюция и в протерозое шла быстрыми темпами, с сильным проявлением естественного отбора в условиях непрерывно менявшей свои свойства среды.

Далек был путь от первичных комочков жизни - археобионтов до закрепившихся в водных средах биосферы видов бактерий и бактериеподобных, до первых одноклеточных представителей фитопланктона! Не менее длинным был путь развития из тех же первичных комочков белковых веществ первых представителей микроскопического зооплактона; на это по существу ушло в истории жизни на Земле более двух миллиардов лет.

Появление в позднем докембрии червей, хиолитов и других ранних представителей более "высокоорганизованных существ заставляет считать, что зоопланктон только к этому времени развился достаточно и стал разнообразным и в морфологическом и в биохимическом отношениях, чему способствовала его пищевая база - микроскопический фитопланктон и фитобентос водных бассейнов протерозоя. Так удлинялась биологическая цепь жизни, удлинялись циклы жизни в древнейших средах, дававшие в отдельные моменты геологического времени более крупных и анатомически и биохимически сложных представителей жизни, которые лишь в ничтожной доле попадают в виде окаменелых остатков к палеонтологу.

Ничтожно малая частица "смеси" исходных белковых веществ превратилась в бесконечное многообразие таких же малых частичек жизни с колоссальным многообразием их свойств, морфологии и жизнестойкости. Несомненно, огромные запасы исходных сложных углеродных соединений осваивались жизнью и были вобраны ею в круговорот полностью. Они стали живым веществом Земли. Поэтому понятно, что в более поздние времена новые формы жизни уже не возникали.

Развитие углеродных соединений химическим путем в сторону усложнения до стадии белковых должно было иметь свои скорости и занять большой этап геологического времени. Развитие микроскопических форм разного строения могло произойти только в результате эволюции белковых веществ и физиологических и морфологических изменений организмов. При этом в бесконечной смене особей шла не только смена поколений, но и формирование видов, родов, семейств, соответственно их приспосабливаемое к условиям среды и к сообществу друг с другом. Выявлен медленный темп повышения размеров тел организмов, наиболее совершенных для соответствующих этапов геологического времени.

Остаточное органическое вещество, часто захороненное в горных породах вместе со скелетными образованиями форм древней жизни, возможно, содержит осколки молекул первичного его состава. Можно выразить надежду, что развитие биохимической науки поможет нам распознавать исчезнувшие в ходе эволюции жизни на Земле формы по вещественному их составу, по комплексам микроэлементов, содержащихся в ископаемых остатках. Важнейшую роль при этом играет закон единства организма с условиями его существования, а также фактор количественных соотношений между компонентами среды. Поэтому по организму мы уже смело говорим теперь о свойствах среды, а по признакам "ископаемой" древней среды - о возможных проявлениях жизни в ней.

По существу все организмы сложны. Их жизнепроявления состоят в образовании вещества, построенного из "тяжелых" сложных молекул с огромным молекулярным весом по сравнению с веществами косной мертвой природы. Ничтожное изменение в свойствах среды влияет на организм, вызывая у поколения за поколением перестройку каких-то молекул, каких-то органов или тканей, исполняющих их функции, и это приводит к изменению затем и внешних морфологических черт. Когда мы говорим о "направленности" таких изменений, то мы, конечно, имеем в виду, что естественный процесс, пока к нему не прикасалась рука человека, шел и идет стихийно, с одновременным существованием и низших и высших, а главное в комплексах, во взаимосвязи со средой и между собой, тогда как мы, в наших интересах, прослеживаем, например, иногда только развитие высших.