Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
-80Н
-90
-1Q0
-110
-120
-130
-140
///////////////////////////////////////////////////////////////, ///////////////////и /у П / п ////// НI //// и I / ///////////////// J. /////////////////// Содержание О, в атмосфере ~ 0,01 ML ////////////////
////////////////////////////////и/////////////////////////////,
/ /JJJ^//////////////////////// UU.////////////////////////////¦ .............................. 7''
'MLLU////////////////////////.
. Пресные воды, перенасыщенные 0г; точка Пастера достигнута; дыхание возможно
„Бескислородный”планктон; некоторые ~~~~ ” организмы способны дышать
— „Бескислородный’’планктон, неспособный к дыханию
,Бескислородяьш ” бентос
Стратификация озерной оодьг; разделение на насыщенный кислородом элшгиллшон и гипотрофный гиполимнион
Соленые воды; содержание 02 ниже шо«/ки Пастера
„Органические” дголекулы, продукты лреддеизни,сносятся в озера и океаны
Фиг. 96. Схема распространения жизни в условиях примитивной атмосферы с содержанием кислорода примерно 0,01 современного (расшифровка некоторых обозначений дана на фиг. 95).
/////////////////////////////////////////////////////////////t
+10
0
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -7 0--80 -90 -10 0 -110 -12 0 -130 -14 0
Появляется и завоевывает сушу наземная флора
„Кислородный1планктон „КислородныУбентос
Фиг. 97. Схема распространения жизни в условиях примитивной атмосферы с содержанием Ог 0,1 современного и выше (расшифровка некоторых обозначений дана на фиг. 95 и 96).
биотопов ранней жизни. Пока мы оставим в стороне вопрос о том,, с какими геологическими периодами надо связывать этапы этого развития. Об этом мы поговорим в следующей главе.
На фиг. 95 представлена ранняя стадия развития атмосферы. Как и на двух следующих рисунках, мы видим здесь участок материка с большим неглубоким озером и прилегающим к материку морем. В море можно выделить две зоны: мелководное шельфовое море, лежащее на материковом плато (глубина принимается здесь равной 30 м), и гораздо более глубокое открытое море. Летальное ультрафиолетовое излучение Солнца не только свободно проходило через примитивную атмосферу, в которой содержание Ог составляло около 0,001 современного, но и проникало в воду на глубину 10 м. В этой области ничем не защищенная жизнь не могла существовать. Не было и планктонных организмов, так как примитивные прокариотические клетки еще не умели держаться подальше от опасных верхних слоев воды, регулируя глубину погружения.
Значит, могла развиться только донная, прокариотическая, бескислородная жизнь. Как и в наши дни, этот бентос мог заселять, дно озер и морей не глубже того предела, куда доходит безвредное излучение Солнца, несущее необходимую для жизни энергию. Если принять определение поглощения света, предложенное Берк-нером и Маршаллом (1 эрг/(см2-сек) в спектральном интервале шириной 5 нм), то красные солнечные лучи проникают на глубину 100 м; однако и в современных океанах на глубинах более 50 м биомасса резко снижается. Поэтому мы возьмем эту глубину в качестве границы между фотической и афотической зонами. Впрочем, можно было бы принять за такую границу и стометровую глубину — это не внесло бы принципиальных изменений в нашу схему. На фиг. 96 изображена картина распространения жизни при содержании Ог около 0,01 современного уровня. Большая часть смертоносной ультрафиолетовой радиации все еще проходила через атмосферу (см. фиг. 94). Но в воду она проникала не глубже чем на 1 м, и в морях и озерах стало возможным развитие планктона.
Однако при таком уровне содержания кислорода в атмосфере должен был существовать резкий контраст между положением в озерах и в океане. Ввиду того что в пресной озерной воде кислород растворяется лучше, чем в соленой океанской, озера сравнительно сильнее насыщены кислородом, и, как мы видели, точка Пастера достигается в озерах уже при таком содержании кислорода в атмосфере, при котором в океане этого еще не происходит. Мы не знаем, при каком содержании кислорода в атмосфере должно проявиться это различие между озерами и океанами, но, видимо, этот уровень соответствует примерно 0,01 современного содержания Ог. Именно эта стадия в развитии атмосферы и гидросферы изоб-
ражена на фиг. 96. Теперь в верхних слоях озер уже может развиться, пусть и в бескислородной атмосфере, аэробный и хотя бы частично способный к дыханию планктон. Бентос со сходным метаболизмом уже может занять более близкие к поверхности участки дна. Но из-за стратификации, свойственной большинству озер (гл. XIII, разд. 13), глубже лежащие слои водоема не получают постоянного притока кислорода. В результате этой местной нехватки кислорода здесь создаются гипертрофные условия. Поэтому на дне глубоких озер должна развиться настоящая анаэробная жизнь (что наблюдается и в современных условиях). Конечно, как и теперь, некоторые из этих донных организмов — факультативные анаэробы, способные переходить к дыханию, когда сезонное перемешивание всей водной массы нарушает стратификацию и приводит всю толщу воды к равновесию с содержанием кислорода в атмосфере, составляющем в данном случае 0,01 современного.
