Цикличность развития жизни на Земле и возникновение человека

Земля возникла, по научным данным из различных источников, около 5-5,2 млрд лет назад, а около 5-4,5 млрд лет назад началась интенсивная вулканическая деятельность с извержением на земную поверхность базальтовой магмы. При высоком давлении (около 10 тысяч атмосфер), создаваемом водородной атмосферой, базальты подвергались переплавлению (метаморфизму), превращаясь в высокоплотные породы, а 4,3 млрд лет назад в результате излива на поверхность магматических (глубинных) пород выплавились первые граниты.

Среди измененных давлением базальтов с возрастом 4,5 млрд. лет выявлены залегающие среди них пласты осадочных пород, образовавшихся с участием бактерий. Отпечатки разнообразных микроорганизмов, обнаруженные на Алданском массиве в графитовых сланцах, не оставляют сомнений, что с самого начала земной истории развивалась бактериальная жизнь.

Жизнь возникла, по теории ряда ученых, в пограничном слое между высокоплотной, но относительно холодной водородной атмосферой и горячими вулканическими продуктами - магмой, пеплом и газами. Свободной воды было мало: она шла на гидратацию силикатов, образуя минералы серпентинит и хлорит. Среда, в которой появилась жизнь, представляла сжиженную давлением углекислоту с растворенными в ней газами. В газах с колоссальной скоростью шел синтез аминокислот и других органических соединений, в большинстве своем имевших кристаллическую структуру.

Периоды похолоданий климата Земли и факты оледенений, как следствие этих похолоданий, с периодичностью 120 тыс. лет происходили в палеоцене и голоцене и кардинальным образом меняли формы жизни на огромных территориях. Но, по данным современной науки, периоды похолоданий и потеплений климата Земли сопровождали весь период ее развития, а периоды похолоданий сопровождались оледенениями территорий (ледниковыми периодами).

Модель взаимосвязи ряда климатообразующих факторов с развитием жизни на Земле разработана сотрудниками Института мерзлотоведения имени П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (г. Якутск) (рис. 12).

Факторы эти разделены на три группы:

космопланетарные - влияют на орбитальные параметры Солнечной системы и нашей галактики при их вращении относительно своих центров (периодичность 200 миллионов и 1300 миллионов лет соответственно);

астропланетарные - связаны с изменением эксцентриситета земной орбиты (периодичность - около 100 тысяч лет);

геопланетарные - обусловленные изменением скорости вращения Земли и наклона оси ее вращения, а также эволюцией системы Земля – Луна (периодичность около 20 тысяч лет).

Данной моделью учитываются циклы длительностью от 20 тысяч лет до 200 миллионов лет и их взаимное наложение, при этом образующиеся при наложении гармоник разных циклов пики (терморезонансный эффект) совпадают с периодами значительных похолоданий и потеплений глобального климата (см. рис. 13).

Продолжающийся последние 570 миллионов лет фанерозойский период был в климатическом отношении в целом благоприятным. Связано это, прежде всего, с положительной фазой кривой космопланетарного цикла с периодичностью 1300 миллионов лет.

Значительному потеплению в начале палеозоя, во время которого получили развитие водоросли и беспозвоночные животные, соответствует восхождение двух кривых космопланетарных циклов меньшей периодичности, а возникавшие за время фанерозоя три глобальных похолодания связаны с наложением астропланетарных и геопланетарных факторов.

Первое из этих похолоданий (480-410 миллионов лет назад) привело к массовому вымиранию морских организмов - исчезли около 35% семейств. В последующую за этим фазу потепления на сушу вышли сначала растения, а за ними пресноводные и часть пресмыкающихся (рис. 14, 15).

При следующем глобальном похолодании (280-200 миллионов лет назад) на Земле практически исчезли сухопутные животные, не стало и значительной части морских, но во время последующего мезозойского потепления произошел настоящий всплеск развития растительного и животного мира (рис. 14, 15).

Рис. 13. Схема развития жизни на Земле в зависимости от климатообразующих факторов (по данным Сибирского отделения РАН)

Рис. 14. Родословное дерево высших растений (по книге И. А. Михайловой и О. Б. Бондаренко "Палеонтология", 1977 г.).

Во время третьего глобального похолодания, произошедшего в конце мелового периода, на Земле исчезли теплолюбивые формы. Голосеменные растения сменились покрытосеменными. Вымерли многие виды пресмыкающихся, исчезли динозавры: в откладываемых ими яйцах не могли развиваться зародыши. Птицам пришлось приспособиться выращивать потомство, высиживая яйца. Преимущество получили млекопитающие - благодаря своей теплокровности.

Рис. 15. Эволюция позвоночных в истории Земли (по книге И.А. Михайловой и О.Б. Бондаренко "Палеонтология", 1977 г.).

Шестьсот миллионов лет назад, в позднем докембрии (венде), начался расцвет многоклеточных организмов. Разнообразие вендской фауны имеет особенность внезапного появления различных типов и классов животных при их небольшом количестве родов и видов. В венде возник биосферный механизм взаимосвязи одноклеточных и многоклеточных организмов, оформленной в виде первой «пищевой цепочки». Обильный в холодных водах планктон, использующий световую энергию, стал пищей для плавающих и донных микроорганизмов, а также для многоклеточных животных. Постепенное потепление и рост кислорода привели к тому, что эукариоты, включая многоклеточных животных, стали заселять и карбонатный пояс планеты, вытесняя цианобактерии. Начало палеозойской эры обусловило два резких изменения состава биосферы: исчезновение вендской фауны и кембрийский "популяционный взрыв" - появление скелетных форм.

Эволюция жизни в фанерозое (последние 545 млн. лет земной истории) - процесс усложнения организации в растительном и животном мире. В кембрийском и ордовикском периодах существовали только морские организмы - суша оставалась необитаемой. Хорошо сохранились отпечатки трилобитов из класса членистоногих. Как юрский период называют эрой расцвета динозавров, так на ордовик пришелся период доминирования трилобитов.

Бесскелетные существа - черви, голотурии - и животные с известковым или хитиновым скелетом почти не оставили следов. В ордовикском периоде к лилиям, звездам и голотуриям добавились морские ежи. В прибрежных морях появились древнейшие позвоночные - бесчелюстные рыбообразные животные (панцирные рыбы). Из высших растений - мхи и плауновые. На рубеже ордовика - силура произошло первое в фанерозое великое вымирание. Исчезло 35 % семейств морских животных, около 60 % родов. Главным событием следующего силурийского периода было завоевание суши. Первыми это сделали споровые растения - псилофиты, напоминающие плауны.

Девонский период - время прогресса наземной флоры: древнейшие представители хвощевых, плауновых, папоротниковых, на суше появляются голосеменные растения и первые наземные животные: членистоногие (многоножки), позднее сушу осваивают насекомые.

Каменноугольный период - время господства древовидных папоротников. Появляется климатическая зональность: флора северных территорий отличалась от тропической, а последняя - от своеобразной гондванской флоры южных материков.

В пермском периоде увеличивается число видов рептилий. В конце перми наступает второе великое вымирание - переход к мезозойской эре жизни. Исчезло около половины семейств и свыше 80 % родов. Наступает юрское господство пресмыкающихся.

В последний, меловой, период мезозойской эры происходят резкие изменения в наземной флоре (следующее великое вымирание): исчезло 50 % семейств и свыше 80 % родов, среди них преобладают ранее доминировавшие пресмыкающиеся. Появляются первые покрытосеменные растения: дуб, бук, береза, цветок становится органом размножения высших растений. В конце мелового периода - четвертое великое вымирание - исчезло 16 % семейств и около 50 % родов.

Последняя, кайнозойская, эра (эра новой жизни) наступила 65 млн лет назад. Принципиальных изменений в наземной флоре не было, но из-за усиления климатической зональности растительность, ранее однообразная по всему миру, распалась на фитогеографические провинции. Фауна изменилась существенно: вымерли динозавры и ведущая роль перешла к млекопитающим.

В неогене, когда площади континентов почти полностью освободились от воды, наземная флора стала близка к современной. Похолодание еще резче отделяет тропическую флору от умеренной, а последнюю от арктической. Фауна суши также становится близкой к современной. Из среды приматов выделяется антропоидная ветвь, из которой выделились предки человека.

Дальние предки такого существа - гоминиды - появились, по разным оценкам, примерно от 3 до 1,8 миллиона лет назад (по некоторым данным, до 5 млн. лет), неандертальцы - примерно 200-100 тысяч, а современный Homo sapiens - лишь 40 тысяч лет назад, с одновременным сосуществованием двух видов – краманьонского человека и неандертальца.

Прежде всего, рост популяции Homo sapiens впервые в истории не был сбалансирован природными ограничителями: ни недостатком пищи, ни пожирающими людей хищниками. С развитием орудий труда (особенно после промышленной революции) люди практически выпали из обычной трофической цепи и получили возможность размножаться почти беспредельно. Еще две тысячи лет назад их было около 300 миллионов, то к 2011 году численность земного населения возросла в 23 раза и достигла 7 миллиардов.

В отличие от всех других биологических видов, имеющих более или менее ограниченную среду обитания, люди расселились по всей земной поверхности, невзирая на почвенно-климатические, геологические, биологические и прочие условия. Уже поэтому степень их влияния на природу не сопоставима с влиянием любых других существ, а благодаря своему интеллекту люди не столько приспосабливаются к природной среде, сколько приспосабливают эту среду к своим потребностям. И такое приспособление (еще недавно с гордостью именуемое "покорение природы") приобретает все более наступательный, даже агрессивный характер.