Эпоха возникновения жизни приходится на границу с археем, когда водные бассейны уже образовались, когда углеродные соединения еще естественно синтезировались химическим путем при участии воды и внешних факторов и когда энергия геохимических реакций с выделением тепла могла стать основой оживления белковых микрокапель - коацерватов, став энергией биохимических процессов.

Ареной зарождения жизни была восстановительная среда. В древнейшей атмосфере углекислоты содержалось, по-видимому, в 100 000 раз больше, чем в наше время, причем около 40% ее запасов биологическим и в меньшей степени геохимическим путем было вовлечено в земную кору в виде твердых карбонатов кальция и магния, карбонатных железных и других руд. Древнейшие фотосинтезирующие организмы тоже извлекали огромные количества углекислоты из биосферы, высвобождая за счет воды большие запасы свободного кислорода. Таким образом, органическая жизнь изменила первичные восстановительные среды на окислительные, в условиях которых, естественно, углеродные соединения уже не могли создаваться, а могли лишь разрушаться. Поэтому возникновение организмов в дальнейшем уже не происходило.

Протерозой был временем проявления массовой жизнедеятельности водорослей и бактерий, в том числе железобактерий. Водные среды были сильно карбонатными из-за обилия углекислоты в биосфере и мало солеными. Но к концу этой эры расход углекислоты уже недостаточно восполнялся ее выбросами при вулканических явлениях. Конечно, мы не располагаем количественной характеристикой компонентов, которые входили в протерозое в гидро- и атмосферу Земли. Но общий состав их, по-видимому, разгадан исследователями правильно, что подтверждается как минеральными образованиями, так и организмами, остатки которых мы находим в отложениях протерозоя. Высокая растворимость углекислоты, поступавшей в биосферу при вулканических явлениях, способствовала быстрому захвату ее дождевыми и затем морскими водами. В морях ее приток должен был стимулировать развитие фотосинтезирующих организмов, одноклеточного фитопланктона и донных форм водорослей в мелководьях.

Изучение водорослей протерозоя, в основном синезеленых, показывает на огромный размах их развития. Извлечение углекислоты из среды, насыщенной бикарбонатами и нитратами кальция и магния, вело к интенсивному выделению карбонатов кальция непосредственно на тканях водорослей, поэтому ученые нередко наблюдают в прозрачных шлифах пород прекрасное сохранение их морфологии в ископаемом состоянии. Известь, садившаяся на пленки и колонии микроскопических водорослей, облекала их со всех сторон, что приводило за длительные промежутки времени к образованию известковых тел различной формы и размеров (строматолитов), которые указывают часто, какими были эти водоросли, и свидетельствуют об относительной устойчивости их жизнедеятельности. При этом, если водорослевые строматолиты не подвергались вместе с вмещающей породой существенным преобразованиям в процессе метаморфизма, в них можно обнаружить остаточные микроструктуры, которые обычно говорят о быстром ходе эволюции этой группы организмов. Подсчитывая продолжительность жизни и деятельности водорослей в постройках строматолитового типа, мы можем говорить о длительности жизни их видов, что дает цифры от сотен до нескольких тысяч, редко до двух-трех десятков тысяч лет.

Все три первые эры существования Земли отличались от последовавших за ними высоким содержанием в биосфере углекислоты, запасы которой начали иссякать лишь к концу протерозоя в результате огромного размаха жизнедеятельности "морских" придонных водорослей и, несомненно, фитопланктона. Одновременно создавались запасы молекулярного кислорода. Моря, освобождаясь от высокого содержания в водах бикарбонатов, постепенно засолонялись. Таким образом, водная среда, как и атмосфера, постепенно, но неуклонно изменялась, влияя тем самым на развитие в биосфере живого вещества.

Из потребителей свободного кислорода около остатков водорослей можно отметить, как видно по остаточным микроструктурам, только железобактерии. Таким образом, наличие железистых пленок в строматолитах все же скорее говорит о бедности биосферы кислородом. По-видимому, он жадно поглощался тогда при химическом окислении минеральных веществ на выступах суши. Во всяком случае несомненно, что появление запасов кислорода в биосфере еще не стимулировало заметно развитие животных. Вплоть до начала палеозоя они были представлены очень и очень бедно.

Вероятно, что к началу палеозоя сформировалась атмосфера почти современного состава. Возможно, что это и так, но основной фактор, который при этом проявил себя как планетарное явление,- это появление признаков повышенной солености некоторых бассейнов, приводившей к развитию лагун с садкой морских солей, и снижение магнезиальности вод. В протерозое таких явлений не отмечено. Начало палеозоя ознаменовалось значительным развитием красных водорослей, так называемой эпифитоновой флоры, и именно около мелких"зарослей" таких водорослей мы находим и остатки археопиат, килобитов и других беспозвоночных животных кембрия. Палеоэкологические наблюдения позволяют думать что стимулом для развития многих ранних трупп животных были условия

Вещество синезеленых водорослей (пектины) отличается значительной химической стойкостью и вообще мало пригодно в качестве пищевого материала для каких-либо животных или бактерий. По-видимому, развившийся фитозоонланктон, состав которого мы пока раскрыли лишь отчасти, послужил пищевым субстратом, который определил возникновение в пресных и морских водах синийского периода жизненного никла в виде пени организмов, биологически связанных между собой, что обусловило появление животных более сложной организации. Если для зоопланктона фитопланктон является базой, то для более высокоорганизованных животных нужны были вещества, вырабатываемые тем и другим, в большей степени - вторым. Поэтому необратимое общее изменение вещественного состава сред биосферы во все геологические времена с момента возникновения жизни влияло на микрожизнь, на бактерии, на микроводоросли на грибы и другие организмы, приспособительные свойства которых в общем вели ко все большему охвату разнообразных сред На базе этого микромира как пищевого субстрата в водных бассейнах развивались разнообразные организм в виде пеней, в которых представители одного звена поедались другим более сильным, хотя и не всегда более крупным.

Длительное отсутствие в протерозое животных в заметных количеств представляло собой загадку. Но эта загадка как будто разрешима.

Между вещественным составом фито- и зоопланктона имеется конечно, большая разница. Она, несомненно, была и в то далекое время, когда ход эволюции жизни только-только привел к развитию зоопланктона - той живой "мелочи", имевшей огромное значение в жизненном цикле, без которой животные более высокой организации еще не могли существовать. Потребовалось, по-видимому, длительное время для развития разнообразного зоопланктона - простейших животных, остатки которых мы находим теперь. Так, в слоях позднего синия местами в составе отложений морских карбонатных пород присутствуют мощные слои, сложенные мельчайшими округлыми известковыми тонкостенными образованиями, внутри которых мы находим или только вторичный кальцит, или кальцит и битумоподобное остаточное органическое вещество. Их нельзя принять за минеральные образования и трудно еще принять за остатки организмов, хотя ничем иным они не могли быть.

Особи, составлявшие жизнь докембрия, были очень мелки. Они имели микроскопические размеры, и их остатки нам удается различать по большим скоплениям, закрепленным в ископаемом состоянии процессами минерализации, окаменением. Строматолиты, часто огромные известковые тонкослоистые тела, которые многими исследователями принимались, да и теперь принимаются за остатки крупных живых существ не то растительного, не то животного происхождения, в действительности оказались именно скоплениями огромных количеств окаменелых микротел - клеток и тел микроскопических водорослей, развивавшихся тончайшими пленками жизни на поверхностях субстратов слой за слоем, год за годом, тысячелетиями. Между тем микроскопическое изучение строматолитов показало огромное разнообразие их строения, и, что очень и очень важно, быструю смену одних породообразующих видов водорослей другими. Эволюция и в протерозое шла быстрыми темпами, с сильным проявлением естественного отбора в условиях непрерывно менявшей свои свойства среды.