Правда о кислородных революциях

Российский палеонтолог Кирилл Еськов реконструировал события, которые привели к двум предыдущим экологическим катастрофам в истории Земли. Сначала на Земле не было атмосферы. Потом в ней не было кислорода. Затем он появился, но в слишком малом количестве. И лишь после того, как неокисленная органика стала захораниваться в осадочных породах, его стало столь много, что стала возможна многоклеточная жизнь. Так выглядит история атмосферы на нашей планете согласно гипотезе, которую предложил на суд научного сообщества кандидат биологических наук старший научный сотрудник Палеонтологического института РАН Кирилл Еськов, он же писатель-фантаст, автор таких книг, как "Евангелие от Афрания" и "Последний кольценосец". Наша планета образовалась около четырех с половиной миллиардов лет назад и поначалу в ее атмосфере не было свободного кислорода. Однако уже спустя 700 миллионов лет возникла жизнь. Во всяком случае, именно в слоях с этим возрастом находят древнейшие следы живых существ. Мы не знаем, кто они были и как выглядели. Геологическая летопись лишь зафиксировала графитовые слои, и их изотопный состав однозначно свидетельствует: углерод для этого графита образовался в процессе фотосинтеза. А раз начался фотосинтез, то появился и кислород - побочный продукт этого химического процесса. И что же, фотосинтезирующие организмы, едва возникнув, быстро расплодились и тут же заполнили всю атмосферу этим, новым для нее газом? Кирилл Еськов отвечает: нет, все было не так. Если бы тогда в атмосфере было много кислорода, не образовались бы железистые кварциты - руды с преобладанием двухвалентного железа; оно неизбежно окислится до трехвалентного. И не было бы месторождений ценнейших криворожских и марокканских руд. А кроме того, палеонтологи не видят массового развития фотосинтезирующих организмов в те времена. Жизнь тогда была совсем не такой, как сейчас: ни животных, ни растений, ни грибов, одни бактерии. Зато какие! Нет, не размерами они должны поразить наше воображение, а разнообразием. Причем не внешним, а разнообразием биохимической сущности. Для того чтобы при отсутствии кислорода добывать необходимую для жизни энергию, они использовали множество разных химических процессов, например, восстанавливали серу и железо. Лишь некоторые древние существа утилизировали солнечный свет, но и они были приспособлены к существованию в среде без кислорода, газа, который все окисляет, все разрушает и, таким образом, враждебен всему живому того времени. По мнению Еськова, весь кислород, который производили в процессе фотосинтеза древнейшие организмы, расходовался на окисление того самого железа, которого, как хорошо известно геологам, у поверхности Земли тогда было несравнимо больше, чем сейчас. Избыток кислорода появился в атмосфере только после того, как возник дефицит железа. Это случилось 2,2-1,9 млрд лет назад и причина тому - гравитационная дифференциация, стремление тяжелых элементов собраться как можно ближе к центру Земли. Тогда-то и произошел первый на нашей планете экологический кризис: жизнь оказалась под угрозой отравления собственными отходами, и роль отравляющего вещества играл так любимый нами кислород! Значит ли это, что атмосфера с современным составом сформировалась около 2 млрд лет назад? Исследователь дает отрицательный ответ. Кислород появился, но его было мало, атмосфера планеты из восстановительной стала окислительной - и только. Но катастрофа имела и еще одно последствие: возникли и сумели вырваться на первый план организмы, устойчивые к кислороду. Первыми были вовсе не наши предки - животные, а марганцево-осаждающие бактерии. Появились любители кислорода и среди фотосинтезирующих организмов. Это были первые одноклеточные растения. С течением времени они расплодились, долгое время царили и благоденствовали. На Земле еще не было многоклеточных животных, которые могли бы поедать пышную биомассу. "Лишняя" органика - отмершие клетки - падала на дно и там накапливалась. Захоронение шло в основном в морских мелководных лагунах, где, по данным палеонтологов, возникли своеобразные "водорослевые луга". Это случилось в позднем протерозое 850-600 миллионов лет назад. Вот тогда-то и произошла вторая кислородная революция. Еськов ее описывает примерно так. В биосфере существует динамическое равновесие между синтезом органического вещества из воды и углекислого газа и кислородным окислением органики до воды и углекислого газа. Чтобы сместить равновесие такой химической реакции, необходимо необратимо изымать один из ее продуктов. Именно поэтому необратимое изъятие из сферы реакции неокисленной органики, то есть ее захоронение в осадочных породах, парадоксальным образом привело к накоплению и второго продукта - свободного кислорода. Только когда началось массовое изъятие органики из оборота, содержание кислорода в атмосфере стало стремительно приближаться к современному. И смогли появиться многоклеточные животные. А теперь подумаем о деятельности человека в последние несколько веков. Он совершает нечто, прямо противоположенное: изымает из земных глубин накопленную органику - нефть, уголь - и сжигает ее, то есть окисляет. В результате процесс, который привел к возникновению нашего мира, оказывается повернутым вспять. Это, конечно, смягчает последствия древней экологической катастрофы, а в будущем, глядишь, и вообще сведет ее на нет. Атмосфера нашей планеты вернется к дореволюционному состоянию, и снова не будет места не только самому человеку, но и всей многоклеточной жизни. Так проблема насыщения атмосферы углекислым газом из-за сжигания органического топлива медленно, но верно превращается в проблему регулирования потребления кислорода бурно развившейся промышленностью.