Нашу голубую планету было бы правильнее назвать не Земля, а Вода. Ведь на долю собственно земли, то есть материков и островов, приходится меньше 30 процентов поверхности, а все остальное скрывают под собой воды Мирового океана.

Как возникла вода, появился океан и жизнь?

Вода - значение в эволюции Земли

К тому же вода не просто основа нашей жизни, она — её колыбель. Но как, когда и почему на Земле появился океан? Как и когда на планете возникло это чудо, столь редкое и драгоценное во Вселенной, — вода?

Не Земля, а Лава

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно заглянуть в очень-очень далёкое прошлое — на 4,5 миллиарда лет назад. Правда, у нас нет машины времени, но есть… вулканы. То, что творится в жерле действующего вулкана, может дать нам наглядное представление о Земле в эпоху её самой ранней юности.
4,5 миллиарда лет назад Земля была раскалённым каменным шаром без атмосферы. Её поверхность непрерывно сотрясалась от вулканических извержений и падающих метеоритов. Потоки горячей магмы делали Землю похожей на маленькую багровую звезду. Это была отнюдь не Голубая планета. Это была планета Лава.
Откуда же на планете, сплошь покрытой озёрами лавы, с вырывающимися из глубин потоками раскалённого газа, появилась вода? Много лет на эту тему велись ожесточённые научные споры. Наконец, учёные пришли к выводу, что вода возникла… из камней. Огромное давление в недрах планеты буквально «выжало» воду из глубинных минералов.
Затем вода пробила себе путь на раскалённую поверхность и превратилась в пар. Поднимаясь над поверхностью планеты, пар смешивался с другими выделяемыми газообразными «продуктами жизнедеятельности» планеты Лава. Так над планетой появилась первая атмосфера.
Остывая, водяной пар конденсировался в капли и под действием силы тяжести падал вниз. Первые дожди охлаждали поверхность планеты, заполняя сначала небольшие, потом всё более и более значительные впадины. Так образовались первые водоёмы. В битве за территорию с раскалённой стихией магмы вода одерживала небольшие, постепенные, но существенные победы. Через несколько сотен миллионов лет Земля остыла настолько, что большую часть её поверхности заняло новое устойчивое образование — Мировой океан.

Вначале был строматолит…

«Лёгкими» планеты принято называть леса и зелёные насаждения, потому что они производят для нас кислород. Но было время, когда весь кислород поступал в атмосферу из океана. И вырабатывали его колонии первобытных бактерий — строматолиты.
Первые бактерии появились в океане очень давно — три миллиарда лет назад.
Эти бактерии были анаэробными, то есть не нуждались в воздухе. Энергию, необходимую для жизни, они получали непосредственно из подводных минералов. Как именно это происходило, в точности неизвестно. Известно лишь, что такая «пища» добывалась с трудом, была скудной и не особенно способствовала эволюции.
Наконец одна (или несколько) бактерий «догадались», что энергию можно получать от мощного, дарового и неиссякаемого источника — солнечного света. Новые пигментные клетки бактерий могли поглощать солнечный свет и использовать растворённый в воде углекислый газ для «строительства» более сложных живых организмов.
Миллиарды активно растущих бактерий образовывали колонии, на которые наслаивались частицы песка и пыли. Так появились строматолиты — образования, внешне очень похожие на обычные камни с губчатой поверхностью.
Строматолиты активно занимались невиданным и неслыханным ранее делом — фотосинтезом, кислород, этот побочный (и неинтересный строматолитам) продукт первичного фотосинтеза, сотни миллионов лет скапливался в океане и оттуда попадал в атмосферу, кислород в атмосфере создал условия для появления жизни не только в океане, но и на суше.
Но именно он стал причиной гибели своих «родителей».
Благодаря кислороду в океане появились более сложные, чем бактерии, формы жизни. Около 600 миллионов лет назад там возникли первые животные — моллюски. Они не могли сами получать энергию из солнечного света, зато обладали челюстями и языком. Они-то и съели практически все строматолиты.
В защиту первобытных моллюсков можно сказать, что особого выбора у них и не было. Строматолиты оказались единственным в океане доступным съедобным материалом, а кушать друг друга моллюски так и не научились.
На Земле сохранилось одно место с «живыми» строматолитами. Это залив Акул в северо-западной Австралии. Сквозь чистейшую воду там можно увидеть самые древние существа на планете, миллиарды лет назад сделавшие нашу Землю пригодной для жизни.

Зелёное небо, фиолетовое море

Может показаться, что эволюция живых существ, «запущенная» строматолитами, продолжалась непрерывно в сторону увеличения и усложнения видов, пока не достигла своей вершины — человека. На самом деле за 600 миллионов лет жизнь на Земле несколько раз оказывалась «на волоске» от уничтожения.
Хорошо известно одно из таких событий — массовое вымирание гигантских рептилий примерно 65 миллионов лет назад, которое учёные связывают с падением гигантского метеорита.
Предыдущие случаи массового вымирания видов происходили не на суше, а в Мировом океане. Ближе к концу девонского периода (420-359 миллионов лет назад) в результате масштабной биологической катастрофы наша планета даже изменила свой внешний вид: океан приобрёл интенсивную фиолетовую окраску, а небо из голубого стало зелёным.
На протяжении 300 миллионов лет от появления первых моллюсков — жизнь в Мировом океане развивалась весьма интенсивно. Появились тысячи новых видов подводных растений и животных, получавших кислород из воды. Это время называлось также «эпохой рыб» — из-за огромного количества существ, которые более всего напоминали покрытых бронёй акул. На суше в это время не происходило ничего интересного: животных практически не было, а первые растения только осваивали искусство расти и размножаться «под открытым небом».
Потом на планете произошло нечто, из-за чего морская вода начала равномерно нагреваться. Прекратилась так называемая термохалинная циркуляция — между нижними и верхними слоями в океане, создаваемая за счёт перепада плотности, температуры и солености воды.
Учёные считают, что это могло быть вызвано резким сокращением разницы температур между полюсами и экватором; что явилось причиной такого сокращения, пока не известно. Зато известны последствия.
Чем теплее вода — тем меньше растворённого в ней кислорода. Морские обитатели начали попросту задыхаться и умирать. На их останках, толстым слоем покрывших коралловые рифы, снова расплодились анаэробные бактерии. Вскоре среди этих бактерий появился новый активный вид, получавший энергию из разрушения серы и выделявший токсичный газ сероводород. Огромные пузыри сероводорода поднимались на поверхность океана и лопались там, отравляя атмосферу. Растения, успевшие «утвердиться» на суше, погибли. Небо приобрело грязно-зелёный оттенок, а океан, из-за засилья пожирателей серы, потемнел и стал фиолетовым.

И пришёл тикгаалик…

Однако такая гибельная ситуация на Земле продолжалась, по геологическим понятиям, недолго, не более десятка миллионов лет. Постепенно восстановилась циркуляция воды, холодная вода снова начала перемешиваться с горячей, и возродились простейшие «фабрики фотосинтеза» — бактерии и сине-зелёные водоросли. Фиолетовые пожиратели серы, жившие за счёт хемосинтеза, не выдержали конкуренции; к тому же выделяемый в воду кислород оказался для них смертельным ядом.
Небо над планетой очистилось, и океан под ярким Солнцем заиграл всеми оттенками синего. Жизнь на основе углерода в качестве строительного материала и кислорода как источника энергии снова взяла своё.
Животные в океане возродились с невиданным ранее разнообразием. Появились десятки и сотни новых видов. Однако более удивительным оказался тот факт, что некоторые, пусть немногочисленные, виды смогли пережить катастрофу девонского периода и все последующие.
Самым выносливым оказался скромный моллюск наутилус помпилиус (да-да, тот самый, в честь которого назван корабль капитана Немо и рок-группа Вячеслава Бутусова). Возраст этого вида определяется в 500 миллионов лет. Это значит, что наутилус помпилиус был свидетелем всех массовых вымираний живых существ на планете и ухитрился выжить, практически не изменив своего внешнего облика — разве что несколько уменьшился в размерах.
Палеонтологи считают, что моллюск выжил за счёт уникальных адаптационных механизмов. Он способен пропускать сквозь жабры огромное количество воды, так что для дыхания ему достаточно самого мизерного количества кислорода; он может подолгу обходиться без пищи и может с большой скоростью перемещаться в любых направлениях. В том числе уходить на большую глубину и «отсиживаться» там, пока в поверхностных слоях воды творятся всякие безобразия.
Второе место по выживаемости по праву принадлежит акулам. Этот вид несколько моложе, чем наутилусы, всего 400 миллионов лет от роду, так что и ему изрядно досталось. Акулы также очень подвижны и способны довольствоваться самым малым количеством кислорода. Но, в отличие от наутилусов, питавшихся, за неимением лучшего, трилобитами, акулы в трудные времена ели всё — даже друг друга.
А совсем скоро после окончания девонской катастрофы на сушу выбрался (точнее, выполз) общий предок всех животных, обладающих конечностями, — тикгаалик.

Ископаемая рыба — тикгаалик

Останки тиктаалика, впервые обнаруженные в 2004 году на одном из островов Канадского Арктического архипелага, подарили учёным «недостающее звено» эволюции между морскими и наземными обитателями.
Тикгаалик был немного похож на акулу — мощными челюстями и всеядностью, но в целом выглядел гораздо симпатичнее.
Возродившиеся к тому времени наземные растения в прямом смысле подготовили почву для первого «выполза» из океана на сушу, превратив прибрежную полосу в мягкий ил. У тиктаалика задние конечности всё ещё были ластами, а передние уже напоминали лапы. Подвижность запястных суставов позволяла ему перемещаться по мягкой поверхности, удаляясь от воды на большие расстояния. А когда тиктаалику хотелось вернуться в родную стихию, задние ласты помогали ему двигаться в воде. У тиктаалика было ещё одно очень важное эволюционное приспособление: в отличие от рыб у него была шея, и он мог двигать головой в разных направлениях независимо от тела.
Потомкам тиктаалика, окончательно выбравшимся на сушу, оставалось освоить наземное дыхание и использовать преимущества гибких конечностей и шеи для охоты на прочую живность, следом за тиктааликом начавшую осваивать сушу.
Посмотрите на тиктаалика, внешний облик которого с довольно высокой точностью восстановлен учёными, — и увидите своего предка, 350 миллионов лет назад выходящего из нашей общей колыбели — Океана.

Журнал: Тайны 20-го века №35, август 2020 года
Рубрика: Загадки эволюции
Автор: Ольга Строгова

Метки: жизнь, Тайны 20 века, Земля, океан, планета, вода, атмосфера, кислород



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —