Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
относятся пары воды, азот, углекислота. Относительно других компонентов,
особенно восстановленных газов аммиака, метана, сероводорода, твердого
суждения нет. Считается, что в первичной атмосфере отсутствовал кислород
и она была ано-ксической, хотя кислород был необходим уже для
формирования древнейших окислов железа в формации Исуа 3,8 млрд лет
назад. Дегазация с формированием гидросферы и первичной атмосферы
представляет главный механизм, который определил дальнейшее
взаимодействие биосферы и геосферы. Главным компонентом атмосферы, на
который воздействовали биота и литосферные процессы, была углекислота. Ее
удаление из атмосферы при возрастании светимости Солнца обеспечило
дальнейшее нахождение поверхности Земли в тепловом режиме обитаемости.
При таком масштабе времени необходимо учитывать независимую от биосферы
геологическую эволюцию Земли, обусловленную прежде всего ее
энергетическим балансом, направленным на необратимую потерю внутренней
энергии вследствие рассеяния в космическое пространство и приобретения
энергии извне от Солнца. Внешняя энергия обусловливает тепловую
климатическую машину и вызываемое ей выветривание и латеральное
перемещение масс. Необратимая геологическая эволюция Земли составляет ту
среду, в
1 Впервые на него указали Л.М. Мухин и В.И. Мороз. См.: Письма в "Астрон.
журн." 1977. Т. 3. С. 78; а также см.: Сорохтин О.Г., Ушаков С.А.
Развитие Земли. М.: Изд-во МГУ, 2002. 560 с.
304
которой происходит биологическая эволюция с ее обратными связями на
геосферу в ответ на прямые воздействия извне.
Историческая геология сейчас может дать только некую общую (с
существенными пробелами) картину событий протерозоя и лишь в очень
гадательной форме - раннего архея (Хайн и др., 1997; Schopf, 1983; 1992;
Schopf, Klein, 1992). Общая картина геологической эволюции оперирует
крупными эпохами (сотни миллионов лет) и стремится дать планетарную
обстановку рассматриваемого периода. И временной, и пространственный
масштабы подхода не соответствуют запросам биолога. Если пользоваться
аналогией с современной биосферой, то можно было бы утверждать, исходя из
общих соображений, что жизнь на Земле либо была невозможна, либо должна
быть совершенно иной. Средняя температура современной Земли в 15°
предполагает преобладание организмов, чувствительных к повышению
температуры. Все соображения, исходящие из средних значений, очевидно
неприемлемых при анализе современной биосферы, как "средняя температура
по больнице", возникают в сравнительной планетологии и по отношению к
прошлому Земли. Поэтому необходимо опираться на эмпирические данные,
которые исходно локальны. Для функционирующей биосферы в принципе важна
ее неоднородность, предполагающая перенос вещества между регионами.
В отличие от геологии, рассматривающей последовательность образования
комплексов пород на основании разрезов, для биолога важнее площадное
распределение физико-географических условий "географической оболочки
Земли", входящих в понятие "палеогеографии", реконструирующей ландшафтные
обстановки геологического прошлого, включая климатические условия.
Основой для реконструкции служит прежде всего фациальный анализ. При этом
устанавливаются области сноса, континентального осадконакопления,
химический состав палеоводоемов и их осадков. О климате прошлого можно
судить по типам кор выветривания, зависящим от тепла и влаги. В аридном
климате образуются соли, гипс, седиментацион-ные доломиты, а в гумидном -
горючие сланцы. В тропической и субтропической зоне создаются
литологические формации: карбонатные и гипсовые, эвапоритовые,
карбонатно-сульфатные. В умеренно теплой зоне континентальные красноцветы
теряют карбонат-ность. Для реконструкции климата важен минералогический
состав аутигенных минералов в осадочных породах.
Обсуждение роли микробиоты в прошлом Земли, в том числе в архее и
протерозое, должно строиться на фациальной, а не планетарной основе.
Фации представляют отражение ландшафтов в седи-ментогенезе. По более
точному определению, это комплекс отложений, отличающийся составом и
физико-географическими условиями образования от соседних отложений того
же времени. Какие фации доминировали в ту или иную эпоху, насколько они
сходны с
305
современными, или, точнее, насколько им аналогичны современные,
составляет геологический аспект непрерывности развития биосферы,
поскольку организмы приспосабливаются к существенным для них факторам
ландшафта и лишь во вторую очередь, например, к петрографическим
особенностям пород. Тесная связь микробиоты с геологической средой и ее
участие в трансформации минералов отличают палеомикробиологию от
палеоэкологии фанерозоя, основанной на индикаторных организмах и их
остатках. Микробная жизнь находит наиболее богатые условия для себя на
границе двух сред, в области термодинамической метастабильности
соединений, транспортируемых из одной среды в другую, и формирования
геохимического барьера, часто совпадающего с экотоном. Гетерогенность
