Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
может идти и под поверхностью с выносом прежде всего Na, Са, Mg .
подземными водами, и связыванием С02 в карбонаты. Движущей ? силой
углекислотного выветривания является атмосферный гидро- ^ j логический
цикл с испарением воды из океана, служащего конеч- ( ным резервуаром для
континентального стока. Быстрое углекислотное выветривание идет в
гидротермальных условиях с трансфор- ^ мацией изверженных пород в глины.
Отложившиеся в неглубоких ^' частях океана карбонаты становятся объектом
геологического ре- ^ цикла, обусловленного тектоникой. Современный рецикл
карбонатов, ^ ( обусловленный эукариотной биотой океана, оценивается по
времени ^ , пребывания кальция в океане в 1 млн лет. Отложение карбонатов
обу- * ' словливает нейтральную реакцию среды на Земле. В результате
опре- ^ s деляется господствующий ?h-pH режим планеты. Циклы органическо-
^ . го и неорганического углерода не полностью замкнуты, и это ведет к ^
( биогеохимической сукцессии, являющейся основным механизмом эво- ¦ f
люции геосферно-биосферной системы (Заварзин, 2000). ^ ?
В эволюции геосферно-биосферной системы было несколько ^ ' переходных
периодов. Важнейшим из них было формирование кис- ^
300
дородной атмосферы, отмечаемое по появлению красноцветных пород
субаэрального происхождения около 2 млрд лет назад и сокращению
образования окисленных железистых кварцитов. К этому же переходному
времени относится и время распространения серного цикла в океане,
датируемое по изотопам серы и развитию сульфат-редукции, начиная с 2,7
млрд лет назад, предварительным условием для которого служит достаточная
концентрация сульфатов в морской воде и установление близкого к
современному состава вод океана. В этот период на Земле биота была
представлена прокариотами, включавшими цианобактерий и бактерий, или
кратко - цианобактериальными сообществами.
Около 1 млрд лет назад произошло распространение эукариот-ных организмов,
прежде всего протистов, уже в оксической атмосфере. Они сменили
цианобактерий прежде всего как основная группа фитопланктона океана.
Затем с началом кембрия 0,6 млрд лет назад у эукариот возник формируемый
в компартментализован-ной клетке скелет и произошла перестройка цикла
кальция с образованием карбонатов скелетными рифостроителями. Около 0,3
млрд лет назад появился растительный покров суши и возникла почва как
корнеобитаемый слой, сменив на суше кору выветривания.
Изложенная история событий показывает, что при обсуждении эволюции
следует исходить из большой системы прокариотной биосферы,
взаимодействующей с геосферой, в то время как попытки понять эволюцию
исходя из биологии позвоночных заведомо неполны.
8.1.1. Границы приложимости актуалистического метода
Актуалистический подход ограничен сходством современной обстановки с
реконструируемой обстановкой прошлого. Для этого могут быть использованы
локальные явления и объекты, которые мы считаем аналогичными имевшимся в
прошлом. По современным животным можно с определенной вероятностью
реконструировать вымершие организмы, относящиеся к тем же таксономическим
группам. Актуалистический подход перестает работать, когда условия
совершенно отличны от современных. По-видимому, границу актуалистического
подхода приходится поставить в раннем архее в "догеологической" истории
Земли. Здесь действуют логические конструкции и аналогии сравнительной
планетологии.
Предполагается, что планеты земной группы Марс, Земля, Венера
образовались из одинакового исходного материала, но вследствие разного
положения относительно Солнца история их была различна. Марс утратил
атмосферу, Венера сохранила плотную атмосферу и утратила гидросферу,
Земля сохранила и атмосферу и гидросферу. В дегазации планет происходила
потеря летучих компонентов, из которых важны вода, углекислота, азот,
инертные газы. Диссипация
301
водорода на Венере привела к потери ею воды и созданию углекислотной
атмосферы с мощным парниковым эффектом. Почему Земля изменила
углекислотную атмосферу и избежала "убегающего парникового эффекта"?
Углекислота на Земле обнаруживается в осадочной оболочке в виде
карбонатов щелочноземельных металлов. Для их образования необходимо
освобождение металлов из изверженных пород основного состава. Такой
процесс называется химическим выветриванием. Утратив металлы, эти породы
превращаются в глины. Следовательно, должен существовать баланс
карбонатов и глин, причем часть элементов, прежде всего Na и С1,
оказывается в океане. Удаление С02 из атмосферы может происходить при
контакте изверженных пород с атмосферой, т.е. субаэрально. Для реакции
гидролиза необходима вода. Поэтому местом реакции служит увлажненная
твердая поверхность в контакте с газовой фазой. Скорость реакции
увеличивается с повышением температуры, давления, концентрации СОа. На
современных вулканах пропариваемые породы в низкотемпературных
гидротермах (мофетах) превращаются в глины. В древнейших (более 3 млрд
лет) сильно метаморфизированных породах Алданского щита присутствуют
