Морские водоросли расселяются жгутиковыми зооспорами. Во временных или изолированных водоемах на суше такой способ расселения неэффективен: ведь никуда дальше временного или изолированного водоема зооспора не уплывет. Поэтому у многоклеточных водорослей, поселившихся в мелководных временных водоемах, был пластинчатый таллом, помещавшийся в воде, а вверх в воздух поднимался спорофит – орган, из которого высыпались воздушные, устойчивые к высыханию споры. На картинке показаны современные примитивные растения – печеночные мхи, у которых уплощенный таллом, от которого вверх поднимается спорофит. Ископаемые девонские псилофиты тоже вели полуводный образ жизни, а в воздух поднимались спорофиты, рассеивающие воздушные споры.
Прошло еще немало времени, прежде чем на суше появились настоящие леса. Это случилось только в каменноугольном периоде, то есть, 300-350 млн. лет назад. Только тогда на суше зашумели леса. Леса были, а потреблять эту биомассу было еще некому. Насекомые тогда только-только появились, их было недостаточно, чтобы разгрызть, разрушить всю эту древесину. Дело в том, что грибы и бактерии, которые разлагают органическое вещество, созданное растениями, не могут проникнуть в массивный ствол. Кто-то должен его разгрызть на маленькие кусочки, проделать в нем ходы, которые будут заселены грибами и бактериями. Сейчас это делают насекомые своими маленькими острыми челюстями. Самый древний и самый распространенный тип ротового аппарата у насекомых – это ротовой аппарат грызущего типа. Такой ротовой аппарат показан на рисунке – этими челюстями насекомые разгрызают растительные остатки и делают их доступными для грибов и бактерий.
Пока не появилась обширная и разнообразная фауна насекомых, громадная растительная биомасса каменноугольного периода захоранивалась, содержащийся в ней углерод и другие биогенные элементы не возвращались в круговорот. Вот почему этот период и называется каменноугольным, никогда позднее в истории биосферы каменные угли в таком объеме не образовывались.
А.Г. А увеличившаяся биомасса тех же лесов должна была увеличить концентрацию кислорода в атмосфере.
В.М. Да, вы совершенно правы. При фотосинтезе из атмосферы изымается углекислый газ и выделяется кислород. Поскольку углерод захоранивался, то концентрация кислорода росла, и считается, что в каменноугольном периоде достигала 40% и выше. Это, кстати, позволило насекомым быть очень крупными. Здесь были показаны некоторые насекомые каменноугольного периода. Вот эти, например, похожие на стрекоз палеодиктиоптеры могли достигать размаха крыльев до 1 м. У насекомых кровь не переносит кислород, у них трахейная система в виде ветвящихся трубочек, по которым воздух доставляется непосредственно к органам, и газообмен идет через полостную жидкость без гемоглобина. Такая дыхательная система эффективна только у мелких организмов. Но при высокой концентрации кислорода насекомые могли быть значительно крупнее, чем сейчас. Это было следствием высокой концентрации кислорода в каменноугольном периоде.
В океане основные производители органического вещества – одноклеточные диатомовые водоросли. Сейчас они создают до 90 % всей биомассы в океаническом планктоне. А потребляют эту биомассу тоже членистоногие, только не насекомые (как на суше), а ракообразные – так называемые веслоногие рачки – копеподы. У диатомовых водорослей – кремнеземные панцири, их тоже надо разгрызать – у веслоногих рачков челюсти (мандибулы) пропитаны кремнеземом (это установил мой учитель, профессор К.В.Беклемишев), и поэтому они могут это делать. В океане система создания и утилизации органического вещества работает в основном как система, диатомовые водоросли – веслоногие рачки, а на суше – высшие растения – насекомые.
Тем не менее, использовать то органическое вещество, которое было накоплено древними бактериями, то есть нефть, газ, сланцы или уголь, который накопили наземные растения из-за того, что в свое время насекомые не смогли их разгрызть и измельчить, – живые организмы не могут. Это вещество вышло из биологического круговорота, а ведь оно могло бы оказаться в телах животных и растений.
Вот это было биосферной предпосылкой появления человеческой цивилизации. Ведь кто может извлечь из недр Земли уголь, нефть, газ и те руды, которые возникли в результате деятельности бактерий? Животные и растения этого сделать не могут. Для этого и нужна была человеческая цивилизация.
Ведь что делает цивилизация. Она извлекает уголь, нефть, газ, сжигает их и возвращает в атмосферу в самом доступном для живых организмов виде – в виде углекислого газа. Этот углекислый газ снова будет использован в фотосинтезе, войдет в тела растений, потом в тела животных. В этом и есть биосферная функция человеческой цивилизации. Добыть, по возможности, всю нефть, газ, уголь, сжечь их, насытить атмосферу углекислым газом. А после того как человечество выполнит эту свою функцию, то есть сожжет нефть, газ, уголь, оно естественным образом исчезнет, то есть, не в результате катастрофы или атомной войны, а просто в результате того, что исчерпаются средства для существования цивилизации. Сначала – не для существования человеческого вида (человек большую часть своей истории жил как охотник и собиратель в составе природных сообществ), а для цивилизации, основанной на накопленном топливе, которое создано миллиарды лет назад, если речь идет, скажем, о нефти, газе или сланцах, да и о рудах тоже.
Мы добываем из руд, созданных бактериями, металлы, потом распыляем их и спускаем в реки, а потом и в океан. И нам кажется, что мы отравляем биосферу, убиваем массу живых организмов. Конечно, отравляем, погибают живые организмы, исчезают и будут исчезать виды, сотни и тысячи видов животных и растений. Но для развития биосферы это не опасно (это опасно только для самого человека, потому что своей деятельностью он уничтожает среду, в которой только и может существовать), более того, это – для биосферы благотворно. Эти металлы войдут в состав новых ферментных систем (ведь живые организмы используют металлы в ферментных системах), и жизнь расцветет на новом уровне, биосфера получит новый импульс к развитию.
Ну, а что будет после исчезновения человечества? Мы можем на эту тему порассуждать и кое-что предсказать, исходя из известных нам закономерностей геологических и биологических процессов. Вот здесь показана примерная карта поверхности планеты через 5, 100 и 200 миллионов после человеческой эпохи, в будущем. Я взял эти и последующие рисунки из книги Диксона и Адамса «Дикий мир будущего». Эта книга вышла в 2003 году и даже уже переведена на русский язык. Мы видим, что первые 5 миллионов лет – это ледниковый период. Это тот же ледниковый период, в который мы живем и сейчас, просто ледники в данный момент временно отступили, но через 5-7 тысяч лет (вероятно, к этому времени человеческая цивилизация уже успеет завершить свою биосферную функцию) льды снова будут наступать, потом снова отступать, и так до окончания ледникового периода. В следующие 100 и даже 200 миллионов лет, ледяные шапки на полюсах исчезнут – это будет теплое время, когда уровень океана будет на 70-100 м выше современного. Так было в прошлом, и, вероятно, так будет и в ближайшем будущем.
И вот как будут выглядеть некоторые представители фауны, которые смогут существовать, скажем, через 5 миллионов лет после человеческой эпохи, в будущем. Через 5 миллионов лет – это еще ледниковое время, время очередного наступления льдов: на севере Европы, Америки значительная часть территории покрыта льдами, а прилегающие к ним области – это холодная арктическая пустыня и тундры. На одной из картинок изображены так называемые «китовые олуши», это – потомки морских птиц-олуш, которые в этих условиях стали очень крупными, потеряли способность летать. Это такие «птичьи киты» – организмы 5-6 метров длиной, которые летать не могут, их крылья играют роль ласт. Ниже показан снегозверь – это такой организм, потомок росомах, и у него видна саблезубость, которая тоже встречается в животном царстве довольно часто.