5.8. Эволюция биосферы

Возникновение жизни на Земле – один из интереснейших вопросов, но однозначного ответа на него до сих пор нет. Одна из первых гипотез зарождении жизни была высказана еще Аристотелем, который придерживался теории спонтанного зарождения жизни. Согласно этой теории, определенные частицы содержат некое активное начало, которое при благоприятных условиях может создать живой организм. Аристотель предполагал, что примером активного начала является яйцо, но он также считал, что это – и солнечный свет, и гниющее мясо. С распространением религии основополагающей стала теория креационизма, утверждающая, что жизнь на Земле и мир в целом созданы божественно.

Дискуссии продолжаются до сих пор. Предполагается, например, что жизнь могла быть занесена извне. Теория возникновения жизни вне планеты Земля называется гипотезой панспермии. В основе этой гипотезы лежит предположение, что зародыши жизни постоянно путешествуют по космосу и могли быть занесены на землю с других планет, например, с метеоритами. Полученные в 2006 г. результаты миссии Дип импакт (Deep Impact) no исследованию кометного вещества подтвердили наличие в кометном веществе водяного льда, летучих фракций, карбонатов, полиядерных ароматических углеводородов, сульфидов и других компонентов. Данный факт позволяет предположить, что кометы могут быть одним из возможных переносчиков жизни во Вселенной [http://solarsystem.nasa.govclttopimpact/index.cfm]. Но в настоящее время не известна ни одна планета, где были бы отмечены признаки жизни, и поэтому данная гипотеза не имеет вещественного подтверждения.

Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5–4,6 млрд лет. Данная цифра основана на анализе вещества метеоритов и лунного грунта. Образные часы планеты приведены в книге американских биологов Питера Рейвна, Рея Эверта и Сьюзн Айкхорн «Современная ботаника» (1990). Всю прошлую историю планеты они представили в виде 24 часов. Исходя из этих суток, образование планеты произошло в полночь. Тогда планета была безжизненна и холодна: суровая пустыня с черным небом, огромным диском Луны и слабогреющим Солнцем (его светимость была на 30% ниже, чем современная). Рельеф был сглажен, и вся поверхность покрыта темно-серым первичным веществом. Красная Луна, размеры которой тогда были в 300–500 раз больше, чем современные, светилась и излучала энергию. В условиях ледяного холода и проникающего ультрафиолетового излучения трудно себе представить даже наличие будущей гипотетической жизи на планете.

Между 2 и 3 часами ночи (около 4 млрд лет назад) появились древнейшие из известных горных пород, в океанах начали образовываться железные руды. Между 5 и 6 часами утра (около 3,5 млрд лет назад) появились первые микроорганизмы – прокариоты. Очевидно, что появлению жизни на планете предшествовала химическая эволюция, но этот вопрос до сих пор является научной загадкой: даже самые примитивные организмы не могли образоваться непосредственно из простых химически: веществ. И в это время планета была совершенно иной: безжизненные реки и темно-бурый океан, заселенный огромным количеством цианобактерий. Именно цианобактерии, средний раз_: мер клеток которых составляет около 2 мкм, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле.

И только в час дня (2 млрд лет назад) появился свободный кислород в атмосфере. Таким образом, более половины времени существования Земли, она существовала без свободного кислорода. Яркий образ для описания этих событий придумал ГА. Заварзин: биосфера в этот промежуток времени «вывернулась наизнанку». Благодаря цианобактериям вместо кислородных «карманов» появились анаэробные «карманы» в местах разложения органики. В атмосфере начинает возникать озонвый слой, преграждающий путь губительным ультрафиолетовым лучам, что приводит к расширению границ жизни. По мере увеличения кислорода в атмосфере, небо становилось все более голубым, а океаны очистились от железа.

Смена анаэробных условий на аэробные вызвала резкую перестройку структуры биосферы. Древнейшие ископаемые эукариоты появились между 4 и 5 часами (1,5 млрд лет назад). И только вечером, между 8 и 9 часами (около 700 млн лет назад), появились многоклеточные организмы; около 10 вечера (450 млн лет назад) растения захватили сушу; перед 11 вечера планета была уже с цветковыми растениями (200 млн лет назад). Чем ближе к современности, тем сложней и разнообразней становились живые организмы. А первый человек появился всего полминуты назад. И за последние несколько секунд он сильно изменил облик планеты.