Алексей Розанов - Что произошло 600 миллионов лет назад
Есть целый ряд показателей, которые, по мнению многих исследователей, дают основания думать, что еще 2,5 млрд. лет тому назад кислорода в атмосфере было значительно меньше, чем сейчас. К ним относятся такие показатели, как преобладание FeO в породах над Fe2O3, большая редкость в древних породах глауконита; высокие отношения марганца к железу в докембрийских толщах по отношению к фанерозойским. Но все это говорит лишь о том, что кислорода было меньше, но его могло быть достаточно много.
В. И. Виноградов, конечно, несколько увлекается, говоря о том, что газоводная оболочка Земли в ее современном виде (составе) существует свыше 3500 млн. лет. Если бы это было абсолютно так, то вряд ли мы имели бы ту разницу, которую мы имеем в наборах пород докембрия и фанерозоя. Эта разница породных ассоциаций несомненно связана с эволюцией гидро-, атомо- и биосферы. Но несомненной мне кажется правота В. И. Виноградова в вопросе о том, что если мы находим осадочные породы, а в них остатки синезеленых водорослей, то это является показателем и водной среды и достаточно высокого уровня содержания кислорода.
Рис. 2. График содержания O2 в атмосфере Земли
1 — по Беркнеру и Маршаллу, 2 — по А. Ю. Розанову
Итак, вернемся снова к фактам. Древнейшие строматолиты имеют возраст около 3,5 млрд. лет, следовательно, уже в это время процесс накопления свободного кислорода, вероятно, идет уже очень быстрыми темпами. Пока трудно оценить содержание кислорода в цифрах, но характер кривой увеличения его в атмосфере (рис. 2) несомненно должен быть иным, чем тот, который обычно принято рисовать согласно представлениям Беркнера и Маршалла.
Точно так же мне представляется, что точка Пастера (1% О2 от современного содержания) должна быть резко смещена к уровню как минимум 2,2—2,5 млрд. лет, а точка Беркнера—Маршалла (10% O2 от современного содержания) — к уровню 1,8—2,0 млрд. лет.
Итак, находки самых древних ископаемых говорят нам скорее всего о присутствии кислорода в атмосфере, но они же показывают, что среди организмов присутствуют, вероятно, пока только прокариоты.
Момент появления ядерных организмов, т. е. эвкариот, установить очень трудно. Читатель вправе спросить — почему? Это происходит потому, что морфологически в ископаемом состоянии первые эвкариоты ничем практически не отличались от прокариот, а выяснить, было ли у организма ядро или не было, на ископаемом материале очень сложно. В многочисленных препаратах, полученных из достаточно древних довендских пород, были обнаружены некие округлые организмы с темными пятнами в центральной части, которые сравнивались с ядрами, и, естественно, было высказано предположение о находках эвкариот. Но достоверность таких утверждений совершенно ничтожна, хотя и опровергнуть их тоже невозможно. Ряд исследователей находят, однако, возможным считать некоторые сферические образования и без темных пятен внутри зелеными и красными водорослями, т. с. настоящими эвкариотами.
Более того, например, американские ученые Ля Берж, Роббинс и Шмидт на основе изучения органических остатков из пород с возрастом около 2 млрд. лет района озера Верхнего приходят к выводу о существовании в это время не только одноклеточных эвкариот, но и более высокоорганизованных организмов. Этот вывод сделан на том основании, что изученные ими органические остатки из кремней и сланцев напоминают зеленые водоросли и пелеты планктонных организмов. Что это значит? А это значит, что уже существуют какие-то планктонные организмы, имеющие пищеварительную систему. Очень интересно и то, что эти находки сделаны в толще железистых кварцитов. Но об этом несколько позже.
Совершенно ошеломляющие данные, которые в настоящее время даже трудно оценить, были получены польским специалистом проф. З. Валенчаком. Он исследовал образцы архейских метаморфических пород и обратил внимание на то, что при применении разных оптических методов в породах наблюдаются «тени» организмов, образованных разнообразными дефектами раскристаллизации. Это дало ему возможность предположить, что, во-первых, многие породы, считавшиеся магматогенными, т. е. происходящими за счет интрузивной или вулканической деятельности, на самом деле являются первично осадочными; во-вторых, З. Валенчак считает, что уровень развития и разнообразия жизни в архее был очень высок. Одни из обнаруженных им организмов по морфологии и размерам чрезвычайно напоминают грибы, другие — водоросли. В этом случае, если это не совершенно необычные и удивительные артефакты, мы должны смириться с мыслью о появлении многоклеточных организмов уже в архее.
З. Валенчак опубликовал результаты своих наблюдений еще в 1981 г., но, поскольку эта работа была напечатана в специализированном минералого-геохимическом сборнике, она, естественно, пока не привлекала внимание палеонтологов и биологов. Однако, если Валенчак окажется прав, мы будем очень скоро свидетелями коренного пересмотра представлений об эволюции живого на Земле. Надо сказать, что в соответствии о представлениями Валенчака находятся результаты работ группы советских ученых, которую возглавлял акад. А. В. Сидоренко, и американца Б. Виндли, Они показали, что в породах глубокого докембрия широко развиты признаки кор выветривания и палеопочв, речных отложений, тиллитов, континентальных красноцветов, моласс и наземного вулканизма. Это предполагает, что геологические процессы, включая процессы выветривания в докембрии, принципиально не отличались от процессов более поздних эпох.
Вопрос о присутствии кислорода в атмосфере обсуждается и в связи с исследованиями характера магнетита в древних породах. На основании отличий абиогенного п биогенного магнетита американские ученые Д. Киршвинк и С. Чанг приходят к выводу о том, что 2,2 млрд. лет тому назад несомненно присутствовал свободный кислород. Однако в породах с возрастом 3,5 млрд. лет им не удалось пока обнаружить признаков биогенного магнетита.
Существует еще один важный комплекс данных, влияющий на наши представления об эволюции кислорода атмосферы. Из докембрия Алтае-Саянской области, а точнее, из отложений, относимых к среднему рифею, были описаны интереснейшие образования, изучавшиеся О. Сосновской. Ею выделена целая группа образований, названных камазиидами. Наиболее вероятно, что в систематическом плане они более всею напоминают кишечнополостных. Однако нахождение кишечнополостных, возраст которых более 1 млрд. лет, очень серьезный факт. Это может свидетельствовать о том, что кислорода тогда было очень много, а температура была не очень высокой.
В этой связи нельзя не вспомнить снова описанную лет 20 тому назад М. А. Лейтесом Udocania problematica из удоканских отложений Сибири, возраст которых может оказаться более 1,5 млрд. лет, и описанные В. Е. Забродиным ходы илоедов из верхнего рифея Урала. Еще в конце 50-х годов академики В. В. Меннер и Б. С. Соколов предположили целентератную, или полихетную, природу удоканий. Позднее многократно делались безуспешные попытки доказать их неорганическую природу. Новый многочисленный материал, полученный и исследованный в последнее время Т. А. Саютиной, позволяет утверждать несомненную органическую природу удоканий. Они представляют собой узкоконические трубки с квадратным поперечным сечением. Длина трубки может достигать нескольких сантиметров. В редких случаях наблюдались короткие пластинчатые образования, идущие от стенок к центру трубки. Удокании обычно встречаются внутри строматолитовых построек.
Все эти находки вызывают острые дискуссии, природа их действительно не очень ясна, но очень важно, что все они являются производными живых организмов и, вероятно, очень высокой степени организации.
Исходя из всех приведенных фактов и соображений, попробуем представить себе в самых грубых чертах общий ход развития органического мира в криптозое (рис. 1) и основных процессов, происходивших в атмосфере и гидросфере.
В результате дегазации Земли образовывалась водная оболочка. Кажется, с этим все согласны. Разница в представлениях состоит в том, сколько ушло на это времени. Но даже сторонники «катастрофической дегазации», вероятно, отводят на нее не менее 0,5—1 млрд. первых лет существования Земли, т. е. в течение этого времени шло образование сначала озер, потом морей, а уж позднее и океанов. Однако по представлениям других исследователей процесс дегазации шел «медленнее», и тогда соответственно эволюция озеро→море→океан протекала, возможно, более длительный период.
В такой трактовке эволюции количества водных масс на земной поверхности понятно присутствие в архейских породах речных, озерных и т. п. осадочных образований. Вероятно, вскоре после того, как появились крупные водные бассейны, появились и первые фотосинтезирующие организмы. Это было по меньшей мере 3—3,5 млрд. лет тому назад. А уже в интервале времени 3—2,5 млрд. лет тому назад могли появиться эвкариоты и даже примитивные многоклеточные организмы.
