Палеозойская эра

Если вы высунетесь из окна в ясный день, то увидите ярко-голубое небо, сможете свободно вдохнуть воздух в легкие и наверняка заметите вокруг деревья, траву, животных и других людей — множество сложных форм жизни. Но 500 миллионов лет назад «вид из окна» был другим.

В те дни под бледно-голубым небом простиралась бесплодная суша — царство голых камней и песка. Концентрация кислорода в атмосфере была слишком низкой, чтобы человек мог дышать, а ультрафиолетовое излучение ослепительного Солнца было настолько мощным, что даже недолгое нахождение под его лучами грозило серьезными ожогами. Животные того времени, включая наших полупрозрачных рыбоподобных предков, плавали в морях, и им потребовалась еще сотня миллионов лет, чтобы они осмелились выйти на берег.

Путешествие на лифте времени

Вообразим, что вся геологическая история, пластами сложенная прямо у нас под ногами, — это этажи высокого дома, и сейчас мы, жители скромной лачуги на крыше, собираемся спуститься на лифте почти до самого низа. Проезжая верхние три этажа, мы будем слышать рев мамонтов, рычание саблезубых кошек и крики причудливых птиц: это кайнозойская эра, или «эра новой жизни», в которой живем мы с вами. Еще три этажа займут всевозможные рептилии, от скромных ящериц до динозавров: это мезозой, «эра средней жизни».

Перевалив через границу, отмеченную величайшим массовым вымиранием в истории, мы рухнем в бездну, которая продолжалась более четверти миллиарда лет и заняла целых шесть этажей нашего геологического «дома». Это палеозой, или «эра древней жизни». Она началась, когда все живые существа на нашей планете плавали в море и едва достигали размеров окуня, а завершилась, когда жизнь выбралась на берег и сформировала полноценные наземные сообщества.

Древняя жизнь Земли

Если мы спустимся на нашем «лифте» до последнего этажа палеозойской эры, то окажемся в кембрийском периоде, который начался 540 миллионов лет назад. Тогда суша была безжизненной пустыней: лишь некоторые организмы изредка появлялись в полосе прибоя, роясь в выброшенном на берег органическом мусоре, однако они не задерживались под палящим Солнцем надолго и быстро возвращались в соленые воды, в которых эволюция жизни к тому времени продолжалась миллиарды лет.

В течение всей палеозойской эры климат Земли менялся: жаркий в кембрии, прохладный в ордовике, снова жаркий в силуре и девоне, резко охладевший в карбоне и перми. В самом конце палеозоя ртутный столбик планетарного термометра вновь скакнул вверх, достигнув самых высоких значений за всю земную историю. Температура поверхности океана составляла около 40 градусов Цельсия. Суша прогрелась еще сильнее, поэтому жизнь была возможна только в высоких широтах, поближе к полюсам.

Хотя в кембрийском море было полно невероятных существ, показавшихся бы нам странными или даже нелепыми, встречались и вполне современные на вид губки и медузы. Что касается растительного мира, в начале палеозойской эры он был скуден и представлен в основном водорослями, но именно благодаря этим примитивным растениям в атмосфере накопилось достаточное количество кислорода для обеспечения жизнедеятельности крупных форм жизни. 

В двух последующих периодах — ордовикском и силурийском — жизнь в основном развивалась в море, что особенно заметно на примере эволюции хордовых. В начале ордовика в океанах плавали лишь странные рыбоподобные животные, напоминающие гибрид краба с угрем. К концу силура уже возникли примитивные акулы и костные рыбы, похожие на нынешнюю латимерию — последнюю выжившую кистеперую рыбу, все еще плавающую у восточных берегов Африки. На суше успехи живых организмов были куда скромнее: пока прибрежную полосу осторожно колонизировали крошечные растения, между ними сновали первые сухопутные животные —многоножки и паукообразные.

В 2004 году в Шотландии нашли окаменелость одного из первых сухопутных животных на нашей планете — многоножки пневматодесмуса длиной всего несколько сантиметров. Она жила около 414 миллионов лет назад в раннем девонском периоде, за пятьдесят миллионов лет до появления первого сухопутного позвоночного.

Рыба с ногами и правда о звероящерах

Полноценное освоение суши началось в последующих девонском и каменноугольном периодах: пока в море бурно эволюционировали рыбы, значительно увеличилось разнообразие растений, которые сформировали первые леса из плаунов, хвощей и папоротников. Поначалу в этих лесах жили только беспозвоночные, но около 380 миллионов лет назад на берег выполз тиктаалик — «рыба с ногами», которая приходится то ли ближайшим родственником, то ли прямым предком всем современным наземным позвоночным.

После этого знаменательного события позвоночные быстро заняли доминирующее положение на суше: сначала амфибии царствовали в болотистых каменноугольных лесах, затем, когда климат Земли стал холоднее и суше, главные роли достались их продвинутым потомкам — рептилиям, предкам птиц, и синапсидам, предкам млекопитающих.

Традиционно считалось, что и птицы, и млекопитающие произошли от рептилий, поэтому синапсид долгое время называли «зверообразными рептилиями», или «звероящерами». Теперь мы знаем, что это не так: синапсиды и примитивные рептилии возникли на Земле в одно время, отделившись от одного амфибийного корня, так что друг другу эти эволюционные линии — «братья», но никак не предки и потомки.

В течение всего пермского периода, последнего из периодов палеозойской эры, на суше доминировали синапсиды, а предки динозавров, похожие на мелких ящериц, сновали где-то у них под ногами. Именно тогда на планете впервые возникли гигантские сухопутные животные, как растительноядные, так и хищные: вес самого крупного в роду котилоринха Хэнкока, жившего в Северной Америке, достигал двух тонн, а найденная в Архангельской области иностранцевия обладала шестидесятисантиметровым черепом, вооруженным пятнадцатисантиметровыми клыками.

Правда, в отличие от динозавров, правление синапсид продлилось существенно меньше. Все из-за случившегося в конце пермского периода массового вымирания, самого сурового за всю земную историю, которое унесло более трех четвертей всей жизни на нашей планете. Точные причины этого разрушительного катаклизма неясны, однако весомую роль в Великом вымирании могли сыграть Сибирские траппы — массовое извержение вулканической лавы, продолжавшееся тысячелетиями и залившее территорию размером с четыре Испании четырехкилометровой толщей расплавленной породы.

Во время массового пермско-триасового вымирания температура Земли резко возросла за несколько тысяч лет: на экваторе скачок составил около 8 градусов, а в приполярных регионах стало теплее сразу на 25–30 градусов. Произошли и другие малоприятные события — снижение уровня кислорода в атмосфере, закисление морской воды, истончение озонового слоя. Тот факт, что кто-то вообще пережил подобный катаклизм, уже вызывает немалое удивление.

Лишь толике животных удалось пережить планетарный Апокалипсис и вступить в новую, мезозойскую, эру геологической истории. Среди них были и предки динозавров, которым удалось перехватить знамя, выпавшее из ослабевшей хватки синапсид, и занять позицию доминирующих сухопутных позвоночных.

Энергетическое наследие палеозоя

Палеозойская эра завершилась четверть миллиарда лет назад, но оставила миру богатое наследие — залежи полезных ископаемых. Соль и фосфориты, железо и золото, каменный уголь и нефть — это результат геологических и биологических процессов, протекавших на Земле в палеозойскую эру.

Каменноугольный период не зря так называется: именно в то время, когда на Земле повсюду росли непроходимые древние леса, сформировались самые мощные угленосные толщи, составляющие почти 30% всех мировых запасов угля. В XXI веке уголь был далеко не единственным источником промышленного топлива, но на его долю до сих пор приходилось 25% производимой в мире энергии.

Особый интерес сейчас, когда миру нужно все больше энергии и, в частности, нефти, представляют огромные залежи, сформировавшиеся в кембрийском периоде, около 540 миллионов лет назад. Такие запасы были найдены на севере Африки, в южной части Северной Америки и в Западной Европе, а в России одни из крупнейших залежей палеозойской нефти нашли в 1954 году в Западной Сибири. Их объем оценивается более чем в 26 миллиардов тонн: для сравнения, за год в России добывается около 500 миллионов тонн нефти, так что только этих запасов хватит как минимум на десять лет.

Главная проблема при разработке таких запасов — их низкая изученность: палеозойская нефть Западной Сибири залегает на глубине от 2,8 до 5,5 километра (традиционные запасы нефти добывают с глубины 1–3 километра) в трещиноватых породах высокой плотности. В настоящее время компания «Газпром нефть» создала первый в России прототип промышленной технологии поиска палеозойских углеводородов, которые могут обеспечить нашу страну бензином, мазутом, дизельным топливом, авиационным керосином, сырьем для химической промышленности, производящей из нефти пластмассы и резину, краски и лаки, синтетические ткани и сельскохозяйственные удобрения.

Стоя на прочном фундаменте

Палеозойская эра была по-настоящему плодотворным периодом земной истории: большая часть крупных биологических «открытий» вроде развития внутреннего скелета или появления легких, способных дышать атмосферным кислородом, возникли именно тогда, и организмам последующих геологических эр оставалось лишь развивать наследие палеозоя, к примеру, превращая жесткую чешую первых рептилий в птичьи перья.

Благодаря этой четверти миллиарда лет бурной эволюции почти безжизненный шар превратился в зеленую планету, — и теперь уже мы, люди, пользуемся полезными ископаемыми — бессчетными дарами той эпохи, которая стала фундаментом для всех будущих форм жизни на Земле, в том числе человека XXI века.