Земля и жизнь
Шрифт:
Известняки и мраморы установлены в обилии в составе архея горных систем Тянь-Шаня и Памира. Первичнокарбонатные (известняковые) отложения геологи открыли в составе архея Анабарского кристаллического массива на севере Сибири. Карбонатные породы были первично, вероятно, илами бактериального происхождения.
В пределах Енисейского кряжа, в Ангаро-Питском районе, автор наблюдал очень интересные осадочные железные руды, имеющие нередко лепешковидное строение, что прямо указывало на их бактериальное происхождение. С помощью остатков водорослей из слоев того же разреза автор установил докембрийский возраст этих руд.
Таким образом, древнейшие известные нам остатки организмов относятся еще к архейскому времени и ясно указывают
Архейская эра представляется важнейшим этапом в истории Земли, когда возникли условия для неизбежного и обязательного происхождения жизни. Вещественный состав нашей планеты, в особенности ее твердой коры, жидкой и газообразной оболочек, и природные энергетические проявления должны были этому способствовать. Именно в это время среда была наиболее обогащена сложными углеродными соединениями. Уже первичная жизнь, используя запасы сложных углеродных соединений, создавшиеся на более раннем химическом этапе истории планеты, израсходовала их настолько, что в последующие времена жизнь уже не могла больше зарождаться.
Жизнь возникла в мельчайшей микроскопической форме, в огромном многообразии биохимических, биогеохимических проявлений. Пластичность живого вещества и естественный отбор обусловили быстрое повышение интенсивности жизнепроявлений, пока они не приобрели планетарного значения.
Протерозойская эра
Огромный этап геологического развития, выделенный под названием "протерозой", соответствует времени 1900-570 млн. лет. Он представлен в пределах всех выступов суши разнообразными горными породами огромной мощности, в числе которых видное место занимают породы биогенные.
Бактериальная и водорослевая жизнь в протерозое достигла исключительного размаха и представлена многообразными геологическими факторами - породо- и рудообразователями. Продуктами этой жизнедеятельности были карбонатные осадки открытых водных бассейнов, железные и марганцевые руды, осадочные сульфидные минералы, отложения кремнезема в виде кремнистых сланцев, силицилитов и т. д.
Осадочное отложение железа происходит на Земле во все геологические времена, от архея до современности. Его сущность давно уже разгадана. Это бактериальный процесс, при котором бактерии используют в качестве энергетической базы растворенные закисные соединения железа. Оказывается, при переводе железа в нерастворимое состояние происходит выделение тепла.
Исследования Н. Г. Холодного показали, что железобактерии необычайно распространены в природе. Они проявляют жизнедеятельность обычно в условиях относительно низких температур (0°-16°С), при наличии СO2 и карбонатных или иных закисных соединений железа в слабокислых или нейтральных средах (рН от 5,8 до 7,6) в присутствии любой концентрации кислорода. В бедных кислородом средах железобактерии развиваются около колоний водорослей. В органических веществах эти бактерии или не нуждаются совершенно, или относятся к ним безразлично, так же как и к наличию света. Железобактерии превращают бикарбонаты железа в гидрат его окиси, причем углекислота является строительным материалом для вещества их клеток.
Биологическое формирование осадочных месторождений железа в огромных масштабах происходило в особенности в протерозое, т. е. в позднем докембрии. Крупнейшие железные месторождения мира принадлежат к группе отложений этого возраста.
Н. Г. Холодный считал, что железобактерии имеют прямое отношение к поведению железа в биосфере, где они выполняют значительную биохимическую работу по окислению закисей железа и превращению их в нерастворимую гидроокись - в железные руды различных типов, по условиям их образования и последующим химическим изменениям, под влиянием различных геологических обстановок (лимониты, гематиты, гётиты, а также силикаты, фосфаты и сульфиды железа). Эти руды очень часто содержат остаточное
К отложениям нижнего протерозоя относятся и криворожские железные руды, а также железные руды Курской и Воронежской областей, Прибалтики. Руды кремнистые. В рудах Кривого Рога и в аналогичных кремнистых рудах Кольского полуострова автор наблюдал настоящие бактериальные структуры, лучше различимые именно в рудах, бедных железом, на фоне светлого кремнезема.
Начало отложений курской железорудной серии датируется 2060 млн. лет, а конец ее формирования - 1500 млн. лет.
И почвы на суше, и водные бассейны протерозоя были широкой ареной деятельности целого ряда групп микроорганизмов, из которых уже тогда эволюционно обособились группы автотрофов, приспособившиеся к освоению реакций распада и преобразования ряда минеральных веществ, связанного с выделением свободной энергии. В породах архея мы не находим зерен пирита, но уже в протерозое пирит отлагался в осадочных породах (пиритизация пород). Значит, в это время появились в массовом количестве окислители серы, а затем и сульфатредуцирующие (разрушающие сернокислые соли) бактерии. Вероятно, существовали и денитрифицирующие бактерии, выделявшие элементарный азот в состав древней атмосферы за счет первичного аммиака и соединений азота, возникших на его основе.
Таким образом, органическая жизнь в виде железобактерий была представлена уже более 2000 млн. лет назад. Для существования этих бактерий был нужен, хотя бы в очень малых количествах, элементарный кислород. Часто они его получали от водорослей, вместе с которыми иногда создавали концентрации гидроокислов железа и карбоната кальция. Иногда деятельность бактерий чередовалась с деятельностью водорослей: лето было временем оптимального развития железобактерий. Часто в докембрии так образовывались строматолиты.
Мир водных растений, настоящих фотосинтезирующих, уже в позднем архее был представлен одноклеточными формами. В следующую эру - в протерозое - во всех водных бассейнах Земли развились разнообразные виды многоклеточных, начавших играть важную роль в породообразовании. Лучистая энергия Солнца, особенно красная часть спектра, и значительные запасы углекислоты в биосфере, пополнявшиеся при вулканических явлениях, способствовали развитию водной растительности не только плавающей, но и донной. Воды морей, еще слабо соленые, но богатые бикарбонатами кальция и магния, легко осаждали их химически. Подщелачивая воду, водоросли играли важную роль в осаждении таких карбонатов, образуя строматолиты.
Развитие многоклеточных водорослей произошло более или менее одновременно с появлением в осадках протерозойской эры слоев плотных известняков. Интересная зависимость существует между вспышками вулканизма и количеством растительного водорослевого вещества. Создается впечатление, что временами развитие водных растений на Земле ограничивалось содержанием углекислоты в биосфере, что подтверждается и сокращением отложения карбонатных отложений вообще.
Протерозой - это эра водорослей и бактерий. Лишь к концу ее возникли самые ранние представители многоклеточных животных - черви, губки и археоциаты. Это была также эра одноклеточных простейших животных, пока слабо вскрываемых при исследовательских работах. Но главнейшими видимыми проявлениями жизни в протерозое были водоросли типа пресноводных. Последние, вероятно, участвовали наряду с бактериями и в развитии на суше процессов почвообразования. Перемыв и смыв рыхлых масс почвенного мелкозема уже играл существенную роль в осадочном породообразовании во внутренних и внешних морях того времени. Жизнь по преимуществу захватывала в то время области морских мелководий. Многоклеточные растения еще не выходили на сушу.