47. Соль биосферы Земли
Лимитирующий фактор жизни
Начало: (43), (44), (45), (46)
5. Как был посолен «первичный бульон»
Жизнь, как мы знаем, долгое время (до начала фанерозоя) существовала только в океане, где она претерпела прогрессивные превращения и прошла длительный эволюционный путь от прокариот до хордовых животных. Многие обстоятельства указывают (прямо или косвенно) на то, что там она и начиналась. В пользу этого приведу следующие соображения.
Жизнь возникла в растворе и из раствора. Вода («самое лучшее, что есть») - главная составная часть (до 99%) живого вещества. Но вода подвержена испарению, а это очень опасно для жизни. Организмам же, находящимся в окружении воды, не грозит губительная для них потеря влаги, то есть высыхание. Кроме того, водная среда благоприятствует (по той же причине) половому размножению. В то же время вода в природе никогда не бывает в химически чистом виде, а представляет собой растворы различных минеральных веществ, в том числе жизненно необходимых. Обитающие в водной среде автотрофные организмы (в том числе и многоклеточные) могут воспринимать эти вещества кратчайшим путём, через поверхность своего тела, не испытывая нужды в специальных для этого органах. Немаловажное значение имеет и то обстоятельство, что достаточно большой и стабильный объём воды создаёт постоянство экологических условий. И, наконец. Выйдя в силуре из океана и став настоящими сухопутными организмами, высшие позвоночные животные (начиная от рептилий) сохранили его в себе на эмбриональном уровне в виде так называемой амниотической полости, которая по существу представляет собой индивидуальный микробассейн, создающий благоприятные условия для развития зародыша. В нем (по сути дела в океанической среде) эмбрион и пребывает до своего появления на свет.
Между тем, первичный океан был абсолютно непригоден для жизни. Он возник свыше 4 млрд. лет назад в результате выноса из расплавленного вещества мантии вышеупомянутых паров воды и газов с последующей их конденсацией и превращением в жидкую форму. Поскольку мантийные магматические газы были насыщены преимущественно анионогенными элементами (Cl, S, As, Br, I и др.), которые легко перешли в водный раствор, первичный океан оказался «посоленным» лишь односторонне. В нём преобладали анионы, а этого недостаточно для реализации жизненных процессов. Для жизни совершенно необходимы еще и катионы. К тому же кислые вулканические дымы (содержащие огромное количество НСL, СО2, HF и других газов), растворяясь, определяли в это время сильно кислую и, следовательно, несовместимую с жизнью реакцию океанических вод.
К счастью (для будущей жизни), химический состав океана, как и его кислотность, были позднее нормализованы (приведены в соответствие с требованиями жизни), главным образом благодаря поступлению с речным стоком катионов, высвобождающихся в процессе выветривания континентальных горных пород. Конечно, были и другие источники поступления в океан минеральных веществ: льды, подземный сток, гидротермы, морская эрозия, аэрозоли, пыль, внеземные источники. Кстати, ветры, дующие с континентов, поставляют в океан значительное количество тонкой пыли, переносимой на значительные расстояния. Эта пыль осаждается на дно океана и входит в состав океанических осадков. Однако все это в сумме никак не могло конкурировать в приходном балансе растворённого вещества в океане с континентальным выветриванием. Именно в результате интенсивного выщелачивания катионов из глубинных горных пород (46) в океанической воде установилось равновесие анионов и катионов. Только поэтому океан обрел с течением времени качества жизненной среды.
И, стало быть, процесс выветривания континентальных горных пород - гипергенез, обстоятельно изученный и описанный в геологической, географической и геохимической литературе в соответствующих категориях и терминах (В.В. Докучаев, К.Д. Глинка, Б.Б. Полынов, И.И. Гинзбург, О. Тамм, З. Келлер, Г. Гаррасовиц), приобретает в свете сказанного мною выше статус основополагающего фактора не только существования и развития жизни, но и самого её возникновения на Земле в так называемом «первичном бульоне». Все живое (44), необходимо содержит в себе минеральную составляющую. Следовательно, жизнь никак не могла зародиться в «первичном бульоне», если бы тот не был предварительно и надлежащим образом посолен. Континентальный гипергенез открыл дорогу к океанической жизни. Но что же мы видим? Все известные концепции, гипотезы и теории происхождения и возникновения жизни на Земле традиционно зациклены исключительно на органике. Для минеральных макроэлементов и микроэлементов (совершенно обязательных для жизни!) там просто не нашлось места. Надо ли говорить, насколько необходимо восполнить этот зияющий пробел в теоретической биологии?
И ещё одно очень важное следствие континентального гипергенеза. Образование, перемещение и отложение глинистых частиц является конечным итогом процесса выветривания. Однако ему предшествует и всегда сопутствует прогрессирующее физико-механическое измельчение кристаллических горных пород под действием воды и колебания температур (суточного и сезонного). В результате в речную систему направляется ещё и твёрдый сток, состоящий из различного рода и величины минеральных частиц, включая глинистые. Масса вещества, переносимого поверхностными водами в виде твердых обломков, нередко бывает больше количества химических элементов, которые переносятся в растворимом состоянии.
Казалось бы, весь твёрдый сток рано или поздно должен оказаться в океане, поскольку именно туда текут континентальные реки. Однако основная масса осадочных пород, образующихся в процессе выветривания, остаётся в пределах континентов. Это объясняется тем, что в континентальной части земной коры, в силу тектонических процессов, возникают местами огромные прогибы - геосинклинали. Постепенное их опускание сопровождается одновременным заполнением продуктами разрушения окружающих горных пород. В геосинклиналях откладываются мощные толщи. В них сосредоточено около 75% всех осадочных пород, которые находятся на континентах. Но и большая часть обширных, выровненных выветриванием платформ также покрывается чехлом осадочных пород, правда, их мощность оказывается значительно меньше, чем в геосинклинальных прогибах. В результате отложения измельчённых продуктов выветривания горных пород постепенно (в течение миллионов лет) на Земле формируется особое геохимическое образование - континентальная кора выветривания. В отличие от монолитной горной породы, это образование изначально приобретает рыхлую структуру, не только способную, как губка, удерживать в себе воду, но и доступную для прорастания корней будущих высших растений.
Тем самым кора выветривания создаёт необходимые физико-механические предпосылки для грядущего образования почвенного покрова, который станет в свою очередь ареной континентальной жизни. Впереди мы непременно поговорим об этом подробнее, но сначала посмотрим, какие последствия имел континентальный гипергенез для океанической жизни, которая, как я уже сказал, не только шла впереди, но и достигла высокой организации, в то время как материки продолжали еще оставаться бесплодными.