Итак, на протяжении первых полутора с лишним миллиардов лет существования живых организмов — бактерий и других одноклеточных, напоминавших бактерии, — их размеры оставались ограниченными. Уж слишком сбалансированы были у них процессы обмена веществ, чтобы они вдруг стали стремительно меняться в размерах. «Большинство сообществ раннего и начала позднего протерозоя состояло из простых внешне форм. Они занимали практически все свободное пространство на море и, возможно, на суше», — пишет в своей книге «До и после динозавров» наш постоянный автор, палеонтолог Андрей Журавлев.
И все же революция назревала. Ведь подспудно произошло важнейшее событие, определившее судьбы жизни на Земле: некоторые простейшие организмы научились использовать энергию солнечного света — «изобрели» фотосинтез. Побочным продуктом этого процесса был молекулярный кислород. Постепенно атмосфера наполнилась им.
Это привело к усложнению клеточных структур. Произошел, как уже сказано, первый «большой скачок». «В этот период в ископаемой летописи начинают попадаться остатки эукариот. Эукариоты — это организмы, обладающие ядром (хранилищем генов), сложными клеточными органеллами (своеобразными органами клетки) и более совершенным способом полового размножения, когда наследственный материал сосредоточен в расходящихся парных хромосомах» (А. Журавлев).
Извержение подводного вулкана в архипелаге Тонга 17 марта 2009 года
Вулкан Редаут на Аляске
С появлением эукариот резко меняются размеры живых организмов.
Теперь они почти в миллион раз больше своих предшественников. Эукариоты будут доминировать на Земле более миллиарда лет.
Однако около 600 миллионов лет назад содержание кислорода в атмосфере вновь — по не объяснимой пока причине — начинает расти. Расцветают «сады Эдиакары» (подробнее о них читайте статью К. Еськова в «З-С», 6/01). На нашей планете появляются первые многоклеточные животные (сейчас известны тысячи различных представителей эдиакарской фауны). По своей величине они значительно превосходят все прежние организмы, существовавшие на Земле.
«Всего» за 100 миллионов лет предельные размеры обитателей биосферы возрастают в миллионы раз.
Возможно ли повторение подобных событий в будущем? Исследователи из Стэнфордского университета сомневаются в этом. Наша планета попросту слишком мала, чтобы на ней могли выжить популяции животных, которые в те же миллионы раз превосходят нынешних крупных млекопитающих. Им не хватит ни пищевых ресурсов, ни жизненного пространства.
Международной группе исследователей под руководством профессора Университета штата Мэриленд (США) Алана Кауфмана удалось доказать, что наступление первого ледникового периода на планете было вызвано резким насыщением атмосферы кислородом около 2,5 миллиарда лет назад.
В рамках проведенного исследования геологи изучили изотопный состав горных пород на территории региона Трансвааль в Африке. Им удалось установить, что в данном регионе геологические следы движения древних льдов совпадают по времени с изменениями в серном цикле, которые считаются признаком появления кислорода в атмосфере. Кроме этого, анализ позволил выявить резкие изменения, произошедшие и в углеродном цикле в это же время, что, по словам ученых, также характерно для оледенения.
Геологи полагают, что резкое насыщение кислородом атмосферы привело к его реакции с метаном с образованием углекислого газа, парниковые свойства которого гораздо слабее. В результате планета начала охлаждаться. Также появление кислорода привело к образованию озонового слоя, который создал защиту для морских организмов-оксигенов, то есть производящих кислород. В результате последние поднялись ближе к поверхности океанов, что привело к росту их кислородной производительности, тем самым усугубляя последствия насыщения кислородом атмосферы.
Согласно самой распространенной теории, причиной кислородной катастрофы считается появление микроорганизмов-оксигенов, способных к фотосинтезу.
При этом известно, что организмы появились на 300 миллионов лет раньше, чем наступила кислородная катастрофа. Для объяснения этой задержки ученые выдвигают следующую гипотезу. По их словам, первые такие организмы появились в океанах. При этом вырабатываемый ими кислород шел в основном на реакцию с железом, которое насыщало первые водоемы. В результате в течение длительного времени кислород не попадал в атмосферу. Однако когда железо закончилось, этот газ стал в больших количествах выделяться из океанов.