8 years назад
Нету коментариев

Итак, появление жизни на Земле было результатом длительного развития Вселенной и нашей планеты. Но сколько времени прошло от эпохи, когда Земля закончила свое формирование, до эпохи формирования жизни? Каков возраст Земли и жизни?
Обычно для возраста Земли называют величину от 4,5 до 5 млрд, лет. Но еще О.Ю. Шмидт считал, что наша планета сформировалась не менее чем 6–6,7 млрд. лет назад, а В.Г. Фесенков (1964 г.), исходя из современных соотношений количества радиоактивных элементов и продуктов их распада, а также длительности периодов их полураспада, полагал, что радиоактивные процессы начали играть заметную роль в жизни земной коры около 6 млрд. лет назад. Это значит, что только около этой даты в поверхностных областях Земли накопилось достаточно радиоактивных элементов, чтобы они могли дать существующее ныне соотношение исходных элементов и возникших в процессе их распада. Ведь, как принято считать, тело первозданной Земли имело однородный химический состав и современное распределение элементов возникло в процессе дифференциации ее вещества. Первозданная Земля, как многие исследователи считают теперь, не имела атмосферы, гидросферы и литосферы. Лишь повышение температуры планеты в ее глубоких недрах до точки испарения (вернее, возгонки) и плавления легкоплавких веществ положило начало дифференциации.
По системе мельчайших трещин и пор пары, газы и расплавы летучих компонентов исходной породы постепенно диффундировали или выдавливались в более высокие горизонты тела Земли. Вместе с тем выносилось и тепло, которое, накапливаясь на этом, более высоком уровне, разогревало окружающие породы до тех пор, пока и здесь не начиналось испарение и плавление легкоплавких веществ. Тогда эти вещества перемещались еще выше, где со временем возникала новая зона расплава, и так далее, пока газы, пары и расплавы не прорывались на поверхность Земли. Примерно так схематически выглядит механизм зонной плавки, важнейшую роль которого предложил и обосновал теоретически и экспериментально советский академик А.П. Виноградов. Конечно, на поверхность Земли первыми должны были прорваться пары и газы, за счет которых постепенно сформировалась атмосфера, а затем гидросфера. Но вместе с тем на поверхность земного шара прорывались и лавы, особенно по разломам, возникшим вследствие ротационного эффекта. Так началось образование литосферы.
Лавы, которые формировали эту первозданную земную кору, видимо, содержали значительное количество углерода, магния, железа. Газообразные продукты были, возможно, идентичны современным вулканическим газам — оксидам углерода (СО, СО2), метану, аммиаку, сероводороду (H2S), сере, хлору и т. д., а также парам воды. Первичные газы быстро распадались под действием солнечных лучей и космического излучения, закисные соединения отнимали кислород у окисных — в первичной атмосфере шло множество реакций.
В эту эпоху из недр Земли в первичную атмосферу поступало много тепла, а так как она содержала большое количество углекислоты, которая служила своеобразным теплоизолятором, создавался парниковый эффект. Вполне возможно, что вследствие этого температура в приповерхностных слоях атмосферы повысилась до нескольких сотен градусов, как ныне на Венере. Тогда пары воды насыщали атмосферу, а масса мельчайшей пыли, выбрасываемой во время непрерывных вулканических извержений, способствовала конденсации паров в облака. Условия на Земле должны были напоминать условия современной Венеры: сплошной густой облачный покров окутывал планету со всех сторон, высокая температура, бурные вулканические извержения. Высокие температуры обусловили образование сложных органических соединений, которые впоследствии стали материалом для формирования аминокислот.
Очевидно, в эту эпоху начали формироваться первые возвышенности на Земле, так называемые ядра континентов. Древнейшие из них расположены на территории Кольского п-ова, в Южной Африке и, возможно, в Антарктиде. После образования первичной земной коры приток тепла на поверхность планеты должен был уменьшиться, в то время как отток атмосферного тепла в окружающее космическое пространство постепенно увеличивался, температура атмосферы снижалась и, когда она упала ниже 100 °C, на Земле наступил период ливней и гроз. Вода заливала поверхность молодой коры, образуя мелководный первичный океан, среди которого поднимались острова будущих континентов и конусы вулканов. В этом океане растворялись органические соединения, образуя тот «питательный бульон», который, как говорилось выше, стал колыбелью жизни.
Воды, ветры, химические процессы разрушали породы первозданной суши, снося обломки в окружающий океан, на дне которого в пределах подводных склонов — зародышей материков эти обломки накапливались, образуя толщу осадков, под тяжестью которых тонкая кора океанического дна прогибалась, рвалась разломами, а через них на поверхность изливались лавы. Осадочные слои сминались в складки, образуя вдоль края ядер континентов первичные горные гряды и увеличивая площадь суши и число вулканов. Такие прогибы у геологов получили название геосинклиналей и в последующей истории развития Земли они начали играть все более и более возрастающую роль.
Пока происходили все эти процессы в первичном океане шло множество химических реакций между органическими молекулами: наиболее сложные из них — аминокислоты «сшивались», образуя длинные цепочки. Так было до тех пор, пока где-то на Земле в какое-то прекрасное мгновение не родились первые живые организмы. Это скорее всего могло случиться в вулканической области, в каком-либо достаточно изолированном от открытого океана заливе, в котором концентрация «питательного бульона» была очень высокой. С этого момента началась биологическая эволюция.
Примерно так могла выглядеть начальная геологическая история Земли, целиком предположительная, поскольку следов процессов, тогда происходивших, пока не обнаружено. Можно только сказать, что начало формирования первичной земной коры относится ко времени, отстоящему от наших дней на 4,5 млрд. лет. Ныне установлено, что 3,5 млрд. лет назад уже существовали древнейшие участки современных континентов, так называемые щиты: Фенно-Скандинавский и Канадский — на севере, зародыш Казахской платформы — на юге умеренной зоны северного полушария, Южноафриканский щит — на юге тропической зоны и Антарктический континент. В отложениях Южноафриканского щита, возраст пород которого определен от 2,7 до примерно 3,5 млрд. лет, обнаружены окаменелые остатки одноклеточных организмов типа широко распространенных ныне синезеленых водорослей. Следовательно, эпоха образования первичной земной коры и жизни могла занимать время от 4,5 до 3,5 млрд. лет, т. е. целый миллиард лет.
Многие геологи относят это бурное время в истории Земли к архейскому или древнейшему эону, хотя, может быть, его стоило бы назвать по-иному, например, катархейским, ведь в эпоху формирования жизни эволюция была все же добиологической. Впрочем, не все ученые считают, что одного миллиарда лет достаточно для того, чтобы совершился переход от сложных органических соединений к организмам такого типа, как синезеленые водоросли. Эти последние, хотя и относятся к типу простейших, уже достаточно сложны, чтобы их считать первоорганизмами. Они сами — продукт длительной эволюции. Естественно было бы ожидать, что процессы, приведшие к возникновению первоклеток, начались гораздо раньше, но для утверждения такой гипотезы пока еще слишком мало фактов.

Водоросли типа синезеленых — организмы анаэробные, кислород им для жизни не нужен. Но, используя ныне солнечное тепло, а в начале архея, возможно, иные источники энергии (тепловые, радиоактивное, космическое излучение), они разлагают углекислоту, выделяя свободный кислород. При фотосинтезе (т. е. реакциях, идущих за счет солнечного излучения) этот процесс идет по следующей формуле: 6СO2 + + 6Н2О = C6H12O6 + 6O2.
Это был важнейший этап в истории Земли, с течением времени приведший к далеко идущим последствиям. Фотосинтез, вызывая бурный рост биомассы планеты, сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее вел к накоплению свободного кислорода. Однако в восстановительных условиях древней Земли кислород на первых порах немедленно поглощался закисными соединениями, которые превращались в оксиды. Поэтому уже в древнейших породах наблюдаются оксиды и сульфаты, о чем упоминалось выше.
Следующий эон в истории Земли — архейский — между 3,5 и 2,5 млрд. лет назад (см. таблицу). На протяжении этого миллиарда лет отмечается от двух до трех горообразовательных эпох, связанных с усилением вулканической деятельности, но следы их сохранились очень плохо. Наиболее ясны следы горообразования и излияния магм (лав) между 2,7–2,5 млрд. лет назад. За это время первозданные осадочные породы, испытав воздействие высоких давлений и температур, многократно смятые тектоническими силами, превратились в кристаллические, так называемые метаморфические породы — гнейсы, гранитогнейсы, а возможно, и граниты. Есть гипотеза, что граниты — это древнейшие осадочные породы, опустившиеся в результате прогибания земной коры на большие глубины, где они, подвергшись действию высокого давления, частично расплавившись и обогатившись оксидом кремния, стали породами, похожими на магматические образования. Это, впрочем, пока не более чем гипотеза, а потому можно сказать, что в конце архея к поверхности Земли прорвались расплавы земного вещества, обогащенные кремнекислотой, щелочными металлами и другими элементами и их соединениями, и началось формирование гранитного слоя литосферы. Естественно, что поступление огромного количества вулканогенного материала и горообразование привели к увеличению площади древнейших массивов суши и к появлению новых. Так начали формироваться Канадская платформа, Украинский кристаллический щит и т. д.
На протяжении архея простейшие организмы, очевидно, широко распространились по всему земному шару. По крайней мере почти везде, где были обнаружены осадочные породы этого возраста, найдены и остатки древнейших организмов. Кроме одноклеточных водорослей, по-видимому, это были бактерии и вирусы, если только вирусы не были вообще древнейшими организмами.
Следующая эра в истории Земли — протерозойская, между 2,5 млрд. и 615–570 млн. лет назад. Протерозой обычно делят на три крупных подразделения, достаточно хорошо разграниченных между собой. Ранний протерозой (2,5–1,7 млрд. лет назад) отличается коренной перестройкой Земли и ее лика. На поверхность нашей планеты в огромном количестве начали поступать лавы, богатые кремнекислотой, соединениями железа, марганца, меди, молибдена, вольфрама, висмута, тория и урана — одним словом, тяжелых элементов, которые вопреки гравитации начали концентрироваться в верхних слоях планеты, а не стремились к ее центру. Это доказывает, что в процессе дифференциации земного вещества основную роль играют процессы геохимические. Вследствие такой смены геохимической обстановки на огромных пространствах земной поверхности начали накапливаться кварциты, содержащие руды железа, цветных металлов, урана. Тогда же возникли и все известные нам континенты, хотя они и имели совсем иные очертания. Вдоль окраин континентов образовались протяженные геосинклинальные зоны, в которых и шло накопление железо-кварцитовых, кремнистых и иных осадков, а также тонких илистых отложений, — горы в те времена не отличались высотой и грубообломочный материал не был широко распространен. Таких зон было три.
Одна, начинаясь у Южной оконечности Гренландии, огибала п-ов Лабрадор и через район Великих озер Северной Америки уходила в направлении нынешнего п-ова Флорида, далее шла вдоль Антильской дуги к берегам Южной Америки, отсекала ее крайний восточный выступ, пересекала Атлантический океан и от южной оконечности Намибии уходила к северной части Ирака и через Кавказ и Курскую магнитную аномалию подходила к месторождениям железа в Швеции и Норвегии. Это было огромное кольцо, подобное современному Тихоокеанскому тектоническому кольцу.
Вторая зона начиналась на востоке Арктического бассейна, шла вдоль западной границы Колымского края, через Сихотэ-Алинь, Малый Хинган, Китай, Корейский п-ов, Бирму, Индию, Австралию и далее по дну Индийского и Тихого океанов. Собственно, эта зона предшествовала западной ветви современной Тихоокеанской тектонико-геохимической зоны, которая была несколько смещена на восток и возникла около 1 млрд. лет назад, когда во второй древнепротерозойской зоне уже появились горные системы.
Наконец, третья зона, начинаясь на Пиренейском п-ове на западе, тянулась прямо на восток, пересекая Евразийский континентальный массив в широтном направлении вплоть до юго-западной части Охотского моря. Ныне эта древняя геосинклинальная область частично сечет более позднюю альпийскую зону.
Конечно, в обстановке сильно меняющихся условий — сокращения площади океанов, разделения их на отдельные бассейны, изменения химической обстановки в среде, резкого возрастания содержания радиоактивных элементов и т. д. — живые организмы должны были менять свою наследственность: формы, физиологию. Усложненная обстановка требовала и усложнения организма, его более высокой организации. Эти изменения сказались прежде всего на специализации организмов: возникли бактерии, окисляющие различные минеральные вещества, железобактерии и другие, которые начали интенсивно перерабатывать вещество верхних слоев земной коры и атмосферы. Большое количество водорослей, особенно на мелководье, выбрасывалось во время бурь или приливов в заливаемую прибрежную зону суши. Естественно, что часть бактерий приспособилась использовать для питания скопления этих погибших организмов. Так началось формирование почвенных бактерий, которые принялись подготавливать прибрежную полосу для грядущего десанта растений на сушу.
В среднем протерозое (от 1,7 до примерно 1,1–0,9 млрд. лет назад) направление процессов было таким же, как и в раннем. Продолжали развиваться древние зоны накопления осадков, в которых накопление периодически сменялось горообразовательными движениями. Закладывались новые зоны осадконакопления (геосинклинали Урало-Алтайская, каледонской складчатости и др.) Площади континентов постепенно росли. Появились первые скелетные организмы — радиолярии, которые строили свой скелет из кремния, в изобилии поступавшего в поверхностные зоны Земли, возникли древнейшие многоклеточные, в том числе губки, медузы.
Поздний протерозой (от 1100—900 до 615–570 млн. лет) был второй эпохой резкого изменения Земли и жизни. Ее можно назвать переходной: ведь именно в позднем протерозое развитие приняло то направление, которое продолжается до наших дней. Прежде всего в позднем протерозое резко увеличились площади континентов за счет превращения большинства геосинклинальных зон в горные системы, отдельные континентальные массивы слились воедино, создав обширные материки в пределах умеренной и тропической зон. Эти две группы материков разделялись обширным и глубоким средиземным океаном, остатками которого ныне являются Средиземное, Черное и Каспийское моря, а большая часть его площади занята горными странами. Некоторые геологи даже считали, что в начале позднего протерозоя площадь материков достигла такой величины, какой не было больше в последующие эпохи.
После горообразования, происшедшего около 1 млрд. лет назад, и слияния материков, очевидно, произошло общее похолодание климата, так как в осадочных толщах того времени во многих районах земного шара обнаружены ледниковые отложения. Вообще на протяжении протерозоя горообразовательные движения и усиление вулканической активности планетарного масштаба происходили примерно каждые 300 млн. лет и почти к каждой из таких активных эпох было приурочено оледенение.
Жизнь в позднем протерозое развивалась бурно. Появились водоросли многоклеточные, красные и зеленые, кораллы — так называемые археоциаты и черви — первые животные, у которых возникла нервная система в виде нервного тяжа вдоль тела с утолщением в передней части. Во второй половине позднего протерозоя черви дали ветви других более высоко организованных животных: членистоногих, а потом и насекомых, моллюсков и, наконец, хордовых — предшественников позвоночных.
Многообразие и обилие водорослей и бактерий обеспечивало все большее количество свободного кислорода, который, судя по составу пород того времени и типу минералов, находился в атмосфере уже в ощутимом количестве. Но есть данные, по которым можно предполагать, что в конце позднего протерозоя не только существовали водоросли и бактерии, но появились уже и наземные растения. Во Франции, например в Бретани и в некоторых других местах, в верхнепротерозойских отложениях были обнаружены маломощные угли. А уголь, как известно, является результатом разложения остатков наземной растительности в условиях недостатка кислорода, повышенных давления и температур.
Выход растительности на сушу, очевидно, произошел первоначально в области заливаемых приливами прибрежных зон — тех самых, где уже давно скапливались остатки выброшенных морем водорослей и была зона почвообразующих бактерий. Эти бактерии постепенно подготовили в зоне первичные почвы, на которых и могли закрепиться некоторые водоросли, имевшие корневую систему. Из этих-то водорослей и развился самый древний тип растений — мягкостебельные плауновые. В начале следующей эры они заполнили низменные, сильно увлажненные участки суши. Остальная часть суши долго, почти до середины нового периода, оставалась пустынной. Вслед за проникновением растительности в узкую прибрежную полосу суши в зарослях этих первичных «лесов» (высота их превышала 50 см) обосновались некоторые членистоногие — предки насекомых и моллюски.
Конец протерозоя ознаменовался новой вспышкой тектонической и вулканической активности, в последний раз до наших дней на поверхность Земли поступило большое количество кремния и урана. Возможно, это обстоятельство и способствовало коренной перестройке состава животного мира.
Следующий длительный отрезок времени расчленен более подробно — на эры продолжительностью в несколько сотен миллионов лет, а также периоды, эпохи и века продолжительностью от нескольких десятков до миллионов лет. Мы не будем здесь характеризовать каждую из них, ограничимся лишь характеристикой важнейших переломных рубежей (см. таблицу).
Последние 600 млн. лет истории Земли в целом характеризуются качественно новыми признаками. Значительные участки земной коры стабилизировались как известные ныне платформы, занимающие обширные пространства континентов. Подвижные, неустойчивые области локализовались в определенных протяженных зонах, ныне занятых горными системами. Это был древнейший из молодых Урало-Алтайский пояс, Северо-Атлантический пояс (так называемая каледонская или грампианская геосинклиналь). Средиземный или Альпийский пояс (от современных Пиренеев на западе до Гималаев, Тянь-Шаня и Индонезии на востоке и юго-востоке) и, наконец, Тихоокеанское кольцо. В этих зонах на протяжении послепротерозойского времени периодически происходила смена периодов накопления периодами горообразовательных движений, когда посреди глубоких океанических зон возникали цепи островов и вулканов, пока все это не завершилось возникновением горных поясов.
Таким образом, большинство подвижных зон за последние 600 млн. лет консолидировались, интенсивность движения и вулканизма в них постепенно затухала. Такого рода перестройка земной коры позволила теоретикам говорить, что геосинклинальный тип развития земной коры в послепротерозойское время сменился платформенным типом, когда основную направляющую роль стали играть не подвижные области, а жесткие стабильные глыбы материков. Изменился и характер вулканической активности: вместо трещинных, площадных излияний лав теперь основную роль стали играть точечные, вулканические извержения. Наконец, изменилась интенсивность горообразования. На ранних этапах истории Земли и в протерозое, когда жесткие континентальные массивы имели меньшие размеры, были удалены друг от друга и силы сжатия, вызывавшие смятие осадочных толщ, были более слабыми, горные цепи, вероятно, не превышали отметок 1,5–3 км. На протяжении последних 600 млн. лет подвижные зоны (геосинклинали) оказались зажатыми между крупными жесткими континентальными массивами, края которых представляли достаточно прочные упоры, и амплитуда горных складок резко выросла — высоты гор увеличились до 5–6 км и более.
Стали иными и климатические условия. Раньше потоки воздушных масс — один из главных, определяющих компонентов климата — подчинялись лишь действию общепланетарных факторов: зональным изменениям температуры, отклоняющему воздействию кориолисовых сил и т. п. В послепротерозойское время на циркуляцию атмосферы все большее влияние стали оказывать распределение суши и моря и характер рельефа. Соответственно перестроилось и движение гидросферы.
Сменился и тип осадконакопления: например, впервые в истории Земли огромные толщи осадков стали составлять карбонатные отложения, а роль силикатных резко уменьшилась, начали накапливаться разнообразные соли, возникать нефтеносные и угленосные толщи. Вообще роль биогенных осадочных образований неизмеримо возросла соответственно колоссально разросшейся массе живого вещества. Коренным образом изменились и господствующие формы жизни.
Все это позволило некоторым исследователям говорить о времени от 615–570 млн. лет назад до нынешнего как о качественно новом крупном этапе в истории Земли — неогее. Так как это последний крупный этап в истории нашей планеты, то от него осталось и больше следов. Поэтому неогей расчленяется более детально, чем ранние этапы. Выделяется эра древней жизни — палеозой [(615–570)— 240 млн. лет назад], который довольно четко делится на три этапа — ранний, средний и поздний, а эти последние, в свою очередь подразделяются на периоды, эпохи и века.
Ранний палеозой [(615–570)— 420 млн. лет назад] в самом начале характеризуется возродившимся развитием подвижных областей, распадом и уменьшением средней высоты древних, верхнепротерозойских континентов. Следствием было расширение площади океанов и морей, заливавших наиболее пониженные участки суши. В соответствии с этим в изобилии распространились красные и синезеленые водоросли; древнейшие кораллы — археоциаты и корненожки, строматопороидеи; донные кишечнополостные — губки; обитатели поверхностных слоев океана — граптолиты; моллюски — донные с двустворчатой раковиной, брахиоподы и свободно плавающие примитивные наутилоидеи; членистоногие, видимо донные, странные панцирные животные — трилобиты; ракообразные; примитивные панцирные рыбы. В узкой прибрежной зоне, видимо, продолжали существовать древнейшие полуводные растения, почвенные бактерии, вероятно, членистоногие, приспособившиеся к жизни в этих периодически заливавшихся зонах. Такова была картина жизни в первом палеозойском периоде — кембрии [(615–570)—480 млн. лет назад].
В следующем, ордовикском (480–420 млн. лет назад) периоде во многих районах Земли произошли горообразовательные движения, а некоторые геосинклинали (как, например, грампианская на севере Европы) закрылись, превратившись в горные системы. Соответственно несколько увеличилась и площадь суши, а моря обмелели, в них увеличилось число островов. Отсюда обилие мелководных ракообразных, различных рифообразующих животных, появились четырехлучевые и трубчатые кораллы, увеличилось число наутилоидей, массовое развитие получили водоросли.
Горообразованием ордовикского периода (каледонским) закончился ранний палеозой и начался средний (420–320 млн. лет назад). Первая его половина — сулурийский период (420–400 млн. лет назад) и начало девонского (400–370 млн. лет назад) — характеризуются преобладанием погружения обширных участков земной коры и соответственно увеличением площади океанов и морей. Растительность заливаемых прибрежных зон континентов двинулась в глубь суши, завоевывая новые пространства, вероятно, прежде всего сильно увлажненные низины. Среди наземных растений преобладают плауновые. Широко развиваются и дают новые формы кораллы, начинается расцвет морских лилий — прикрепленных к дну кишечнополостных. Кроме панцирных рыб развиваются хордовые, кистеперые, двоякодышащие рыбы. Двоякодышащие рыбы — ветвь кистеперых, которые имеют не только внутренний скелет, но и жесткий скелет у плавников. С помощью этого приспособления кистеперые рыбы могли передвигаться по дну водоемов.
И.И. Шмальгаузен, крупнейший советский эволюционист, считал, что представители этой группы рыб, обитавшие в полузамкнутых и почти изолированных мелководных лагунах, богатых водорослями и иной мелководной жизнью, из-за недостатка кислорода в воде вынуждены были часто подниматься на поверхность, чтобы запастись кислородом воздуха. Резервуарами для таких запасов служили плавательные пузыри, которые с течением времени превратились в легкие. Таким образом, к середине девона сформировался особый тип животных — ихтиостегии, в своей форме сочетавшие признаки рыб и земноводных. Ихтиостегии и стали предками амфибий — земноводных, древнейших после насекомых сухопутных животных.
В середине девона произошли новые горообразовательные движения, на этот раз в более обширных районах, чем в ордовикское время, площадь суши снова увеличилась. С этой горообразовательной фазой и связано заселение суши потомками ихтиостегий. На увеличившейся суше широкое распространение получили плауновые, членистостебельные и древнейшие голосемянные растения, образовавшие леса. Началось угленакопление. Конец девона и первая половина следующего, каменноугольного периода ознаменовались новым расширением океанов и морей за счет суши, а затем, в конце среднего карбона, началась грандиозная перестройка лика Земли, подобная той, что произошла в конце протерозоя. Это была так называемая герцинская горообразовательная эпоха, в результате которой выросли мощные горные системы в большинстве геосинклинальных зон всей планеты, резко увеличилась средняя высота суши и ее участки, ранее разделенные морскими бассейнами, снова слились в два огромных материка: Гондвану, объединяющую древние платформы Австралии, Индии, Аравии, Африку и Южную Америку, с которой была связана Антарктида, на юге и Лавразию, представляющую почти замкнутое «кольцо вокруг Арктического бассейна, только Западная Сибирь оставалась морским дном, прерывая это сухопутное кольцо севера. Между Гондваной и Лавразией пролегал средиземный океан — Тетис.
Резкое сокращение площади океанов и морей, повышение средней высоты суши, гигантские пояса гор высотой до 5–6 км резко увеличили отдачу тепла земной поверхностью, привели к понижению температуры и наступлению длительной ледниковой эпохи, занявшей конец каменноугольного периода (320–270 млн. лет назад) и первую половину пермского (270–240 млн. лет назад). Естественно также, что сокращение площади поверхности испарения и изъятие из круговорота влаги больших количеств воды, законсервировавшейся в виде льда, континентальность климата привели к «иссушению» климата и широкому распространению пустынных и полупустынных ландшафтов. И если в первую половину каменноугольного периода низменная, заболоченная суша была занята сплошными лесами гигантских плауновых — членистоствольных каламитов, клинолистников, древовидных папоротников (собственно, именно в первую половину каменноугольного периода произошло накопление большей части углей нашей планеты, почему этот период и получил свое название), то во вторую половину карбона и в перми леса значительно сократили свою площадь.
Понятно, что к таким грандиозным изменениям должна была приспособиться и жизнь. И вот в отложениях конца палеозоя мы находим не только остатки земноводных, но также пресмыкающихся, или рептилий, и весьма странных животных — так называемых лабиринтодонтов. Среди последних или их потомков выделяются териодонты (зверозубые), в строении своего скелета объединяющие черты рептилий и примитивных млекопитающих. Недавно обнаружено, что эти териодонты обладали волосяным покровом, следовательно, были теплокровными, что еще больше сближает их с млекопитающими. Можно полагать, что млекопитающие отделились от этой группы не позднее конца перми, так как представители примитивных млекопитающих начала следующей, мезозойской эры уже отличались признаками высокой специализации.
Теплокровность и волосяной покров были естественной защитной реакцией организмов в условиях пониженных температур в эпоху пермо-карбонового оледенения, и можно было ожидать, что и другие группы животных и растений также «отзовутся» на похолодание. И действительно, сейчас есть данные полагать, что и часть рептилий стала теплокровной — это предки летающих ящеров и птиц, а также предки гигантских пресмыкающихся следующей за палеозоем эры — динозавров.
Мезозой, или эра средней жизни, начался около 240 млн. лет и окончился около 70 млн. лет назад. Он делится на три периода: триасовый, юрский и меловой. Триасовый во многих отношениях был продолжением пермского периода, хотя в это время постепенно понижалась высота материков, несколько расширилась площадь морей и океанов, началось увлажнение климата. В растительности развиваются новые формы, появившиеся в эпоху пермо-карбонового оледенения, — древнейшие примитивные хвойные (голосемянные), гинкговые (ныне сохранившиеся лишь в отдельных районах земного шара), вероятно, предки покрытосемянных. В водах морей — моллюски новых типов: аммониты, цератиты и иные головоногие; пресмыкающиеся приспосабливаются к жизни во всех трех стихиях — сухопутной, водной и воздушной: бесспорные низшие млекопитающие — еще не живородящие, а яйцекладущие.
Юрский период (190–140 млн. лет назад) — вновь океаническо-морской, теплый, когда моря заливали сушу, расчленяя ее. В это время начали формироваться современные Атлантический и Индийский океаны. Лесная растительность вновь занимает огромную площадь и начинает дифференцироваться в пространстве: на севере и в горных областях формируются леса покрытосемянных, лиственных и цветковых растений, а также хвойные; в теплых же низменных районах и в тропической зоне сохраняются древние леса.
Необычайно разнообразными становятся формы рептилий, в те времена еще не имевшие конкурентов в виде мелких, слабых и малочисленных млекопитающих. В мелководных бассейнах, озерах, лагунах, болотах, богатых пищей и труднодоступных для хищников, появились гигантские рептилии типа бронтозавров, на открытых пространствах — бегающие двуногие ящеры, в морях и океанах — помимо рыб (хордовых, костистых), рифообразующих кораллов и т. д., также крупные хищные рептилии — гигантские змеевидные мозозавры, рыбообразные ихтиозавры, длинношеие плезиозавры; в воздухе — крупные и мелкие летающие ящеры. В середине юрского периода в связи с распространением плодовых деревьев появились первоптицы и древесные млекопитающие, насекомые, пожирающие кору, плоды и нектар цветов, а следом за ними и древесные насекомоядные млекопитающие, которые позже, в конце мелового периода, стали предками всех современных высших млекопитающих.
Меловой период (140—70 млн. лет назад) в первую, большую свою часть отличался таким же, почти морским режимом, как и юрский, только площади континентов несколько выросли в результате тектонических движений в конце юры. В соответствии с этим и климат стал несколько суше и континентальнее, и в составе растительности все большую роль стали играть покрытосемянные и хвойные растения. Эти изменения были благоприятны для млекопитающих и птиц и невыгодны для рептилий. Поэтому начиная с конца юрского периода пресмыкающиеся, особенно гигантские, начали вымирать. Число их форм постепенно сокращалось, сокращалась и численность, особенно к концу мелового периода, когда на Земле вновь пробудились тектонические силы и площадь континентов снова стала расти. Это были первые отдаленные предвестники новой великой эпохи горообразования — альпийской, вновь перестроившей лик Земли.
К концу мела древние формы жизни либо исчезли совсем, либо были оттеснены в тропические области или изолированные районы. Новые же формы жизни, к которым из растений относятся покрытосемянные, цветковые, хвойные, а из животных — сумчатые млекопитающие и древние бескрылые, водоплавающие и летающие птицы, широко распространились, завоевав мир. И наконец, 70—100 млн. лет назад среди насекомоядных высших млекопитающих появилась важнейшая группа животных — приматы. Это были мелкие древесные животные вроде современных тупайи, которые в начале последней эры земной истории — кайнозойской (эры новой жизни), около 70 млн. лет назад, разветвились на долгопятов и полуобезьян (лемуров).
Последняя эра в истории Земли — кайнозойская, в которой живем и мы с Вами, началась около 70 млн. лет назад. Ее начало ознаменовалось новым развитием океанического режима, сокращением площади суши, смягчением и увлажнением климата и расширением зон теплолюбивой растительности. Это было время экспансии новой флоры — плодовых, лиственных и цветковых растений; архаическая растительность мезозойской эры была оттеснена в тропическую зону и изолированные районы. В самом начале новой эры вымерли последние остатки крупных рептилий и по земной поверхности широко распространились примитивные сумчатые млекопитающие. В середине первого периода кайнозоя — палеогена — отряд приматов дал новую ветвь — обезьян, предками которых был один из родов или семейств лемуров. Эти первые обезьяны не были похожи на современных, так как объединяли черты, характерные и для низших, так называемых широконосых, и для высших — узконосых, и даже для более поздних, человекоподобных (антропоидов) обезьян.
Разумеется, неспециализированная группа животных не могла долго оставаться единой, а потому еще задолго до конца палеогена распалась на три или четыре группы, формы и образ жизни представителей которых определились природными условиями тех районов, в которых они формировались. Это произошло около 35–40 млн. лет назад, когда начались последние общепланетарные горообразовательные движения так называемого альпийского орогенеза. Тогда в возвышенных скалистых и лесных областях сформировались мартышковые обезьяны (мартышки, макаки, павианы), в тропических влажных лесах — гиббоновые, а в разреженных и пограничных с открытыми пространствами — древесные обезьяны или дриопитековые, близкие по типу к шимпанзе. Одновременно с усложнением географической обстановки с конца палеогена началась и смена животного мира: примитивные сумчатые млекопитающие постепенно сменялись высшими, плацентарными млекопитающими, у которых детеныши рождались полностью сформированными, способными у большинства видов к самостоятельной жизни.
Второй период кайнозойской эры — неоген — характеризуется в первой своей половине основной фазой альпийского горообразования. В это время обновились старые горные системы и выросли новые — Пиренеи и Атласские горы, Альпы, Карпаты, Балканы, Крымские и Кавказкие горы, Копетдаг и горы Ирана, Южный Тянь-Шань, Памир, Куньдунь, Каракорум, Гималаи, Кордильеры и Анды и многие другие. Колоссально разрослись площади материков — Средиземное море почти закрылось, распавшись на четыре бассейна, Африка соединилась не только с Азией, но и с Европой, горы альпийского пояса, сменив средиземный океан Тетис, тесно и навсегда связали южные материки с северными. Соединились также Северная и Южная Америка, с одной стороны, и Северная Америка (в который уже раз!) через Гренландию, Исландию и Британские острова — с Европой, а через сушу, существовавшую на месте Берингова пролива и моря, — с Азией. Таким образом, впервые за всю историю Земли широкое материковое кольцо отделило арктическую область от всех южных морей.
Как и в герцинскую эпоху, эти изменения привели к «иссушению» климата, широкому развитию обширнейших пространств, занятых саванной, степями, сухими степями, полупустынями и пустынями. Именно тогда сформировались Калахари, Сахара и аравийские пустыни. Снова понизились среднегодовые температуры на Земле и четвертичный период — тот, в котором мы живем, начался (2 или 3 млн. лет назад). Оледенение, по-видимому, началось в Антарктике, так как, по исследованиям антарктических экспедиций, сплошной ледяной покров появился там менее 20 млн. лет назад, и с тех пор он неизменно держится, лишь периодически несколько отступая или наступая по краям. В северном же полушарии, в районе Гренландии и п-ова Лабрадор, следы оледенения не обнаруживаются в отложениях древнее 3,5 млн. лет.
Распространение открытых пространств и разреженных лесов вызвало новое разветвление у высших приматов. Те из дриопитеков, которые остались жить в тропических лесах, специализировались к древесной жизни и дали ветвь орангоидов; те, что попали в пограничную зону тропических лесов и открытых пространств, расчленились на несколько ветвей: шимпанзоидную (шимпанзе и гориллы), гигантопитековую (это самые крупные из когда-либо живших обезьян) и рамапитековую.
Рамапитеки — самые интересные животные. При небольших размерах они были всеядными, в строении скелета имели много общего с непосредственными предками-человека — австралопитеками, а также некоторые черты сходства с человеком. Многие исследователи полагают, что рамапитеки были прямоходящими и систематически употребляли в качестве орудий разные предметы природного происхождения — палки, камни и тому подобное, хотя прямых доказательств этому нет. Как ныне считает большинство антропологов, рамапитеки и стали предками непосредственных предшественников человека — австралопитеков, которые появились около 3 млн. лет назад.
Следующий этап развития Земли и жизни привел лик нашей планеты, растительность, животный мир к современному виду. Этому в значительной мере способствовали периодические эпохи похолодания, которых на протяжении последнего периода, называемого четвертичным, или антропогеном (из-за того, что главнейшим его событием было появление человека и человеческого общества), было не менее шести.
Так на протяжении 4,5 млрд. лет в процессе развития Земли как планеты возникла новая геосфера — биосфера, т. е. оболочка, состоящая из массы живого вещества, которая занимает поверхность суши, пронизывает верхние слои литосферы до глубин около 5–6 км (а может быть и больше), всю толщу гидросферы и нижний слой атмосферы — по крайней мере до высоты 9—10 км (т. е. тропосферу). С тех пор как биосфера возникла и закончила свое формирование около 400 млн. лет назад, она играет все более и более важную роль в жизни Земли.