29. Характерные черты добиогенного и биогенного этапов развития ландшафтной сферы Земли.

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. Возраст Земли определяется в 4,5—4,6 млрд, лет. Как наглядно представить себе такой огромный промежуток времени? Американский океанолог П. Вейль (1977) советует вообразить, что каждый год соответствует листу бумаги, настолько тонкому, что 1000 листов укладываются в стопку толщиной 1 см. Если эти сантиметровые стопки бумаги, соответствующие тысячелетию, накладывать одна на другую на протяжении всей истории Земли, то поднимается бумажная башня высотой в 45 км.

О первом — догеологическом — этапе развития Земли (4,6— 4,0 млрд. лет) известно мало. Горные породы этого возраста пока не обнаружены, и наши представления о нем предположительны К Это этап интенсивной бомбардировки земной поверхности метеоритами и астероидами, активного вулканизма с излияниями базальтовой магмы, зарождения тонкой, в результате дифференциации вещества мантии, земной коры, становления добиологической атмосферы. В «примитивной» добиологической атмосфере было много азота, больше, чем сейчас, водорода и совсем отсутствовал кислород. Об атмосфере того времени Дж. Уолкер (1980) сказал, что достоверных фактов очень мало, зато имеется широкое поле для умозаключений. В это время не существовало ни водной оболочки, ни биострома; следовательно, нет оснований говорить и о географической оболочке.

Сформировавшаяся позже географическая оболочка Земли прошла в своем развитии три качественно различных этапа: добио-генный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд. — 570 млн. лет) охватывает по времени большую часть геологической истории Земли — катархей, архей и протерозой. В этот период происходил процесс наращивания и усложнения земной коры. Уже к концу архея (2,6 млрд. лет назад) на обширных пространствах сформировалась зрелая континентальная кора мощностью порядка 30 км, а в раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей.

1 Временная граница догеологического этапа с катархеем дана по в. Е. Хаину и а. Е. Михайлову (1985).

Существовала гидросфера, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас, а из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один Тихий океан. Вода первичного океана была соленой, причем «общая концентрация солей, вероятно, мало отличалась от современной, поскольку ювенильная вода всегда сопровождалась летучими в тех же примерно отношениях, как и сейчас» 1. Но, по-видимому, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной земной коры, продукты выветривания которой сносились в океан.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала добиогенно-го этапа. Остатки простейших организмов микрофоссилий — бакте-риоподобных тел — обнаружены в породах, возраст которых 3,5— 3,6 млрд. лет. По косвенным данным, микроорганизмы существовали уже 3,8—3,9 млрд. лет назад (Ф. П. Митрофанов, А. К. Заполь-нов, 1985). Находкам древнейших синезеленых водорослей — 3,4 млрд. лет. Академик Б. С. Соколов, известный советский, геолог и палеонтолог, утверждает: «...даже на «сумасшедший вопрос»: что древнее — Земля или жизнь на ней, — строго говоря, мы не можем дать вполне определенного ответа. Возможно, они почти ровесники». C таким предположением трудно не согласиться. Только за последние 20 лет жизнь на Земле благодаря исследованиям палеонтологов «постарела» почти на целый миллиард лет, и можно предположить, что более древним находкам следов воспрепятствует отсутствие не самой жизни, а точно датированных горных пород. Появляются экспериментальные данные о выживании спор бактерий в условиях космоса, что если и не доказывает космическое происхождение жизни на Земле, то свидетельствует о ее исключительной пластичности и возможности существования микроорганизмов в догеологический этап развития Земли. Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно даже по геологическим масштабам. Тем не менее к его концу, в венде (650—570 млн. лет назад), жизнь в океанах была очень богатой. Поражают крупными размерами бесскелетные животные— медузоиды диаметром более полуметра, червеобразные дикинсонли длиной до метра, обилен и разнообразен был мелкий и крупный фитопланктон (Б. С. Соколов, 1984).

Если органическая жизнь существовала на протяжении всего рассматриваемого этапа, то закономерен вопрос: почему он назван добиогенным? Дело в том, что органическая жизнь с момента зарождения и до самого конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки. Многими отрицается присутствие органической жизни на суше. Следовательно, не было тогда и почв. Ведущая роль на протяжении этого этапа принадлежала абиогенным процессам, приведшим к формированию развитой земной коры и первичного океана. Что касается атмосферы, то она содержала очень мало свободного кислорода, озоновый экран отсутствовал и живые организмы, по-видимому, не могли существовать за пределами океана.

Согласно последним исследованиям М. И. Будыко, А. Б. Роно-ва, А. Л. Яншина (1985), масса кислорода в атмосфере продолжала оставаться ничтожной вплоть до 2 млрд. лет тому назад, так как весь кислород, возникавший тогда в процессе фотосинтеза, расходовался на окисление органического и минерального вулканического вещества, поступавшего на поверхность в большом количестве. Снижение вулканической активности привело к сравнительно быстрому нарастанию массы атмосферного кислорода, достигшей в позднем протерозое уровня 15—20% массы кислорода в современной атмосфере.

Биогенный этап (570 млн. — 40 тыс. лет) включает палеозой, мезозой и почти весь кайнозой, за исключением последних 40 тыс. лет. В конце венда содержание свободного кислорода в атмосфере достигало величины, приведшей к резкому качественному и количественному скачку в развитии биострома, особенно животного мира.

В кембрий-ордовик суша постепенно осваивается примитивными растениями и животными; з морях царствуют трилобиты, грап-толиты, наутилоидеи, мшанки. В силуре появляются рыбы, в девоне— насекомые и земноводные. Помимо ксилофитовых, известных с докембрия, в девоне список наземных растений пополняется прапапоротниками, плауновидными. Сравнительно богатый наземный биостром девона говорит о возникновении к тому времени озонового экрана — этого удивительного «новообразования» географической оболочки. Располагаясь в стратосфере, на высоте 20— 25 км, озоновый экран поглощает коротковолновую часть ультрафиолетовой солнечной радиации, губительной для органической жизни. Он создан жизнью для того, чтобы защитить жизнь, дать ей новые, почти неограниченные возможности для развития на нашей Земле. И уже в следующем геологическом периоде — каменноугольном— суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности из древовидных папоротников, гигантских плаунов и хвощей. Это прямое доказательство высокого, близкого к современному содержания кислорода в атмосфере.

Возрастание массы кислорода в атмосфере характеризовалось неоднократными подъемами и спадами (М. И. Будыко, А. Б. Ронов, А. Л. Яншин, 1985). Слабый максимум его наблюдался в среднем и позднем ордовике, более заметный максимум — в раннем карбоне и, наконец, самый высокий и продолжительный максимум имел место на протяжении большей части юрского и всего мелового периодов. Во время подъемов количество атмосферного кислорода в несколько раз превосходило таковое в эпохи спада.

Причин нарастающих волноподобных подъемов и спада количества кислорода в атмосфере много, но главная — колебания в масштабности процесса фотосинтеза, вызванные изменениями количества оксида углерода в атмосфере, влажности климата и условий захоронения органического углерода. И все это — на фоне эволю-ционно совершенствовавшегося биострома.

Эволюция биострома на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение новые. «Великие массовые вымирания» обнаружены на границе ордовика и силура (480 млн. лет назад), перми и триаса (240 млн. лет назад), в конце триаса (195 млн. лет назад). Особый интерес вызывает «великое мезозойское вымирание» на границе мезозоя и кайнозоя (65 млн. лет назад). B конце мела вымерло 898 родов, 108 семейств, в морях исчезли широко распространенные ранее аммониты и белемниты, многие морские и все крылатые рептилии, на суше — динозавры; резко изменился состав микропланктона.

Есть много данных, говорящих за то, что «великое мезозойское вымирание» было связано с изменением природной обстановки, вызванной падением крупного космического тела, возможно, астероида от 5 до 30 км в диаметре. B пользу этого свидетельствует повышенное содержание иридия в осадках того времени (на 2—3 порядка выше его среднего содержания в земной коре). Вместе с тем «великие массовые вымирания», в том числе и мезо-кайнозойские, как считают некоторые геологи, могли быть связаны и с активизацией вулканической деятельности. Не отрицая возможности космического вмешательства в развитие биострома на границе мезозоя с кайнозоем, обратим внимание на два фактора, несомненно, влияющих на скачкообразные изменения в растительности и животном мире.

Первый фактор — изменение природной среды в эпохи горообразования. Это были периоды, когда на месте геосинклиналей поднимались высокие складчатые горы, возрастала расчлененность рельефа, активизировалась вулканическая деятельность, обострялась общая контрастность сред, приводившая к усилению обмена веществом и энергией между структурными частями географической оболочки. Изменения внешней среды стали толчком к видообразованию в органическом мире.

Второй фактор — энд о биогенный. Он обусловлен генными изменениями в организмах, до конца еще не распознанными. Выражением их в наше время у животных являются колебания численности популяции с чередованием подъемов и спадов через определенные интервалы от нескольких лет до десяти и более. Такие «приливы» и «отливы» жизни, спроецированные на долгие даже по геологическим масштабам отрезки времени, не могут не влиять на качественные скачки в развитии биострома. Возможно, с этим фактором связано неожиданное появление в мелу покрытосеменных растений,быстро одержавших победу в борьбе за существование над голосеменными.

Одновременно с появлением наземного биострома стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап (40 тыс. лет назад — наше время). Хотя человек как биологический род Homo появился 2—3 млн. лет назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. Оно резко усилилось с появлением человека разумного (Homo sapiens), к которому принадлежит и современный человек. Произошло это в верхнем палеолите, в разгар последнего (вюрмского) оледенения, 38—40 тыс. лет назад. Отсюда и берет отсчет антропогенный этап в развитии географической оболочки. Характеристика его приведена в гл. VIII «Человек и географическая оболочка».

Развитие географической оболочки на протяжении всей геологической истории Земли шло в направлении усложнения ее структуры и более четкого функционирования как парадинамической системы. Особенно важные последствия имело возникновение в процессе развития новой структурной части — биострома. Составной частью биострома является и человек, которому географическая оболочка обязана вступлением в новейший, антропогенный, этап своего развития.