В конечном итоге все исследователи приходят к мысли о насыщении атмосферы кислородом, но разным ученым представляется, что это произошло на разных этапах истории Земли. Однако существенных противоречий в том, что водная оболочка Земли возникла в результате дегазации мантии, нет. Проблема лишь в том, что одни считают, что дегазация мантии происходила более или менее постепенно, другие — достаточно быстро и очень давно. Одни считают, что это произошло ранее 3,5 млрд. лет, а другие — в интервале 4,6—2,5 млрд. лет.
На сегодняшнем уровне наших знаний кажется достаточно очевидным, что существует два основных источника кислорода. Первый из них — это вода, в результате диссоциации которой, под влиянием ультрафиолетовых лучей, образуется водород и кислород. Водород в основном уходит в космос, а более тяжелый кислород остается.
Второй источник — это фотосинтез. В течение времени, естественно, второй источник стал несоизмеримо более существенным.
Следовательно, для нас очень важны два момента в истории Земли. Момент появления больших масс воды, который мы можем в грубых чертах считать и моментом появления свободного кислорода, и момент появления фотосинтезирующих организмов, который опять же с определенными допущениями можем считать моментом, с которого началось резкое увеличение свободного кислорода в атмосфере.
Есть целый ряд показателей, которые, по мнению многих исследователей, дают основания думать, что еще 2,5 млрд. лет тому назад кислорода в атмосфере было значительно меньше, чем сейчас. К ним относятся такие показатели, как преобладание FeO в породах над Fe2O3, большая редкость в древних породах глауконита; высокие отношения марганца к железу в докембрийских толщах по отношению к фанерозойским. Но все это говорит лишь о том, что кислорода было меньше, но его могло быть достаточно много.
В. И. Виноградов, конечно, несколько увлекается, говоря о том, что газоводная оболочка Земли в ее современном виде (составе) существует свыше 3500 млн. лет. Если бы это было абсолютно так, то вряд ли мы имели бы ту разницу, которую мы имеем в наборах пород докембрия и фанерозоя. Эта разница породных ассоциаций несомненно связана с эволюцией гидро-, атомо- и биосферы. Но несомненной мне кажется правота В. И. Виноградова в вопросе о том, что если мы находим осадочные породы, а в них остатки синезеленых водорослей, то это является показателем и водной среды и достаточно высокого уровня содержания кислорода.
Рис. 2. График содержания O2 в атмосфере Земли
1 — по Беркнеру и Маршаллу, 2 — по А. Ю. Розанову
Итак, вернемся снова к фактам. Древнейшие строматолиты имеют возраст около 3,5 млрд. лет, следовательно, уже в это время процесс накопления свободного кислорода, вероятно, идет уже очень быстрыми темпами. Пока трудно оценить содержание кислорода в цифрах, но характер кривой увеличения его в атмосфере (рис. 2) несомненно должен быть иным, чем тот, который обычно принято рисовать согласно представлениям Беркнера и Маршалла.
Точно так же мне представляется, что точка Пастера (1% О2 от современного содержания) должна быть резко смещена к уровню как минимум 2,2—2,5 млрд. лет, а точка Беркнера—Маршалла (10% O2 от современного содержания) — к уровню 1,8—2,0 млрд. лет.
Итак, находки самых древних ископаемых говорят нам скорее всего о присутствии кислорода в атмосфере, но они же показывают, что среди организмов присутствуют, вероятно, пока только прокариоты.
Момент появления ядерных организмов, т. е. эвкариот, установить очень трудно. Читатель вправе спросить — почему? Это происходит потому, что морфологически в ископаемом состоянии первые эвкариоты ничем практически не отличались от прокариот, а выяснить, было ли у организма ядро или не было, на ископаемом материале очень сложно. В многочисленных препаратах, полученных из достаточно древних довендских пород, были обнаружены некие округлые организмы с темными пятнами в центральной части, которые сравнивались с ядрами, и, естественно, было высказано предположение о находках эвкариот. Но достоверность таких утверждений совершенно ничтожна, хотя и опровергнуть их тоже невозможно. Ряд исследователей находят, однако, возможным считать некоторые сферические образования и без темных пятен внутри зелеными и красными водорослями, т. с. настоящими эвкариотами.
Более того, например, американские ученые Ля Берж, Роббинс и Шмидт на основе изучения органических остатков из пород с возрастом около 2 млрд. лет района озера Верхнего приходят к выводу о существовании в это время не только одноклеточных эвкариот, но и более высокоорганизованных организмов. Этот вывод сделан на том основании, что изученные ими органические остатки из кремней и сланцев напоминают зеленые водоросли и пелеты планктонных организмов. Что это значит? А это значит, что уже существуют какие-то планктонные организмы, имеющие пищеварительную систему. Очень интересно и то, что эти находки сделаны в толще железистых кварцитов. Но об этом несколько позже.
Совершенно ошеломляющие данные, которые в настоящее время даже трудно оценить, были получены польским специалистом проф. З. Валенчаком. Он исследовал образцы архейских метаморфических пород и обратил внимание на то, что при применении разных оптических методов в породах наблюдаются «тени» организмов, образованных разнообразными дефектами раскристаллизации. Это дало ему возможность предположить, что, во-первых, многие породы, считавшиеся магматогенными, т. е. происходящими за счет интрузивной или вулканической деятельности, на самом деле являются первично осадочными; во-вторых, З. Валенчак считает, что уровень развития и разнообразия жизни в архее был очень высок. Одни из обнаруженных им организмов по морфологии и размерам чрезвычайно напоминают грибы, другие — водоросли. В этом случае, если это не совершенно необычные и удивительные артефакты, мы должны смириться с мыслью о появлении многоклеточных организмов уже в архее.
З. Валенчак опубликовал результаты своих наблюдений еще в 1981 г., но, поскольку эта работа была напечатана в специализированном минералого-геохимическом сборнике, она, естественно, пока не привлекала внимание палеонтологов и биологов. Однако, если Валенчак окажется прав, мы будем очень скоро свидетелями коренного пересмотра представлений об эволюции живого на Земле. Надо сказать, что в соответствии о представлениями Валенчака находятся результаты работ группы советских ученых, которую возглавлял акад. А. В. Сидоренко, и американца Б. Виндли, Они показали, что в породах глубокого докембрия широко развиты признаки кор выветривания и палеопочв, речных отложений, тиллитов, континентальных красноцветов, моласс и наземного вулканизма. Это предполагает, что геологические процессы, включая процессы выветривания в докембрии, принципиально не отличались от процессов более поздних эпох.
Вопрос о присутствии кислорода в атмосфере обсуждается и в связи с исследованиями характера магнетита в древних породах. На основании отличий абиогенного п биогенного магнетита американские ученые Д. Киршвинк и С. Чанг приходят к выводу о том, что 2,2 млрд. лет тому назад несомненно присутствовал свободный кислород. Однако в породах с возрастом 3,5 млрд. лет им не удалось пока обнаружить признаков биогенного магнетита.
Существует еще один важный комплекс данных, влияющий на наши представления об эволюции кислорода атмосферы. Из докембрия Алтае-Саянской области, а точнее, из отложений, относимых к среднему рифею, были описаны интереснейшие образования, изучавшиеся О. Сосновской. Ею выделена целая группа образований, названных камазиидами. Наиболее вероятно, что в систематическом плане они более всею напоминают кишечнополостных. Однако нахождение кишечнополостных, возраст которых более 1 млрд. лет, очень серьезный факт. Это может свидетельствовать о том, что кислорода тогда было очень много, а температура была не очень высокой.
