Жизнь с начала времён
Окончание. Начало см. «Наука и жизнь» № 10, 2025 г., стр. 81.
Примерно 400 млн лет назад морская живность стала осваивать пресные водоёмы. Кистепёрые рыбы (Crossopterygii), плавники которых держались на мясистых основаниях, дали начало земноводным — лабиринтодонтам (Labyrinthodontia). Первые были ещё водными обитателями, покрытыми чешуёй, и не спешили покидать родную стихию. Их многопалые конечности служили для плавания и передвижения по дну водоёмов, когда те мелели. Но при необходимости эти амфибии ходили и по суше. В дальнейшем пресноводная фауна (например улитки и ракообразные) устремилась на землю, а сухопутные (насекомые, паукообразные) отправились в пресную воду.
Прошло ещё 50 млн лет, и каменистая пустыня, коей земля была прежде, совершенно преобразилась. Всюду, где хватало влажности, высились леса из гигантских древовидных папоротников, плаунов и хвощей, самые рослые из которых дотянулись бы до крыши двенадцатиэтажного дома. Но деревья эти были «нестандартными» — поглощала свет у них, в основном, кора стволов, а листва только декорировала макушку. Потому вместо листопада в таких диковинных зарослях периодически случался коропад. Львиная доля того, что производили эти леса, тонула в вязкой болотистой почве, не успев перегнить, а останки со временем превращались в каменный уголь.
В идеале вся органика должна утилизироваться (поедаться и разлагаться), с тем чтобы исходные неорганические ингредиенты вернулись в природу. И кислорода при этом расходуется столько же, сколько первоначально выделилось при фотосинтезе, он идёт на дыхание всей «цепочки» утилизаторов. С точки зрения химии — это одна и та же реакция, идущая в разные стороны: из углекислого газа и воды образуются глюкоза и кислород, и, наоборот, глюкоза окисляется кислородом до углекислого газа и воды. Поэтому доля кислорода в воздухе и остаётся постоянной. Если же по каким-то причинам органика из живой природы массово изымается (она может затем откладываться в виде угля, торфа или других ископаемых), кислород в атмосфере неизбежно накапливается.
Так и происходило в каменноугольном периоде. На Земле тогда водились метровые сороконожки и стрекозы с размахом крыльев средней птицы. Избыток атмосферного кислорода позволял дыхательной системе поддерживать должным образом такие крупные тела.
В свою очередь, доля углекислого газа в воздухе постепенно снижалась, что вело к утечке тепла в космос — назовём это антипарниковым эффектом. А в результате таких процессов неизбежно наступает глобальное похолодание. Этот сценарий на Земле проигрывался неоднократно и, в частности, в конце каменноугольного периода. Поэтому со временем райские кущи остались только в тропическом поясе. В высоких и низких широтах, где сильно похолодало, на смену им пришли близкие родственники хвойных, то есть голосеменные растения. Но пока было тепло и влажно, леса кишели всякой членистоногой мелюзгой, за которой амфибии, наконец, решились выйти из воды. Можно сказать, что с этого момента началось победное шествие четвероногих по Земле, продолжающееся и поныне. На первых порах устройство этих прямых потомков рыб в условиях суши было столь несовершенно, что природа не могла остановиться на одном лишь этом варианте. В итоге наиболее продвинутые земноводные превратились в рептилий, причём принципиально разных. Одни из них дали начало современным пресмыкающимся, а также всевозможным вымершим «заврам» — динозаврам, ихтиозаврам, птерозаврам. Другая ветвь через зверозубых ящеров (Theriodontia) привела к появлению млекопитающих.