Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Этот переход к индустриализации оказался таким важным для нашей истории, поскольку избавил человеческую цивилизацию от дефицита энергии. Уголь щедро снабжал нас тепловой энергией, и его не требовалось возобновлять, а паровая машина сняла зависимость от человеческой и животной мышечной силы. Без огромных резервов ископаемого топлива цивилизация едва ли смогла бы развиться дальше сугубо земледельческой стадии. Как же Земля запаслась для нас такими ресурсами готовой энергии?

Несомненно, вы знаете, что каменный уголь получился из ископаемых остатков древних деревьев. А на страницах этой книги мы постоянно видели, что геологический период, ставший эпохой самого бурного и повсеместного образования каменного угля, обладал некоторыми особенностями. Преобладавшие тогда условия привели к глубочайшим последствиям для всей истории жизни на Земле.

Хотя растения колонизировали сушу примерно 470 миллионов лет назад, эволюционировав из ветвистых зеленых водорослей, обитавших в озерах[600], у них ушло довольно много времени на то, чтобы накопить достаточно зеленой массы для образования первых залежей каменного угля – еще очень скудных. За почти 400 миллионов лет, когда наша планета была покрыта обширными лесами, самые богатые и распространенные залежи угля, несомненно, возникли в каменноугольный период протяженностью 60 миллионов лет, который закончился около 300 миллионов лет назад. Недаром он так назван. В истории нашей планеты были и другие, более поздние периоды, когда образовывался каменный уголь, но каменноугольный период лидирует просто по объему и распространенности угольных пластов. Этим коротким промежутком датируется около 90 % угля, который мы использовали со времен Промышленной революции.

В норме, когда живые организмы умирают, будь то дуб или дятел, они разлагаются, и углерод из органических молекул в их организме возвращается в состав углекислого газа в воздухе, который затем снова захватывается растениями в ходе фотосинтеза. Чтобы за каменноугольный период такие колоссальные количества углерода превратились в уголь, нужно как-то блокировать процесс разложения, и складывается впечатление, что в те времена по каким-то причинам общий механизм переработки углерода на Земле не работал. Деревья умирали, но не гнили. Погибшие растения накапливались на земле, превращались в торф, который уходил все глубже и глубже под новыми слоями зелени и запекался в каменный уголь под воздействием внутреннего жара планеты.

Для накопления торфа нужно, в сущности, одно: чтобы растения росли быстрее, чем отмерший материал успевал распасться или на более длительном временном масштабе отложения физически подвергся эрозии. Похоже, равновесие нарушили роскошные зеленые леса в низкой болотистой местности: там мертвые деревья оказывались погребены под землей без кислорода, не успев полностью разложиться.

В каменноугольный период наш мир выглядел совсем иначе. В этом глубочайшем прошлом рисунок континентов, постоянно дрейфовавших по поверхности Земли под воздействием тектоники плит, был неузнаваем. Крупные массивы суши то и дело сталкивались друг с другом, соединялись и в конце концов составили сверхконтинент Пангею.

Вдоль экватора на плитах, которые теперь превратились в Северную Америку и Западную и Центральную Европу, тянулись обширные низменности, где и возникли тропические болота с густыми лесами. Деревья, из которых состояли эти болотные леса, еще размножались спорами, как было описано в главе 3, и на наш взгляд показались бы пугающе экзотичными. Это были древние предки хвощей, плаунов, полушников и папоротников, которые в сегодняшних лесах смиренно довольствуются тенистыми нижними этажами. Большинство угля дали плауновидные[601] – деревья, родственные современному плауну. Их стволы в метр толщиной были очень прямыми, с редкими сучьями, необычного зеленого цвета и с текстурой в виде регулярно расположенных вмятинок на тех местах, где были старые опавшие листья: их окаменелые остатки очень похожи на автомобильные покрышки. Они достигали больше 30 метров в высоту и обладали компактной кроной из длинных мечевидных листьев.

В этих болотных экосистемах с их буйной растительностью кишела и диковинная фауна. Подлесок содрогался под натиском гигантских тараканов, на диво похожих на современных, а также пауков размером с мечехвостов (правда, они еще не плели паутину) и полутораметровых сороконожек. По болотам, широко расставляя ноги, расхаживали амфибии, похожие на тритонов, но размером с коня[602]. А в жарком влажном воздухе парили гигантские хищные стрекозы с размахом крыльев до 75 сантиметров[603]. Но если бы можно было вернуться в прошлое и прогуляться по этим пышным лесам, мы наверняка обратили бы внимание на отсутствие определенных звуков, и это даже, пожалуй, насторожило бы нас: в этом лесу не пели птицы. В древних небесах летали только насекомые, птицам предстояло появиться лишь через 200 миллионов лет. Не успели эволюционировать и многие другие существа, которых мы ожидали бы увидеть в такой среде, – над теплыми прудами не гудели комары, не было ни муравьев, ни жуков, ни мух, ни шмелей[604].

Каменноугольный период создал идеальные условия для буйного роста деревьев, однако и дальнейшие эпохи были теплыми и влажными, так что образование богатых залежей угля объясняется не только этим. Объяснения требует не стремительный рост деревьев, а то, почему мертвые стволы не сгнивали и накапливались в виде толстых слоев торфа. Конечно, этому очень способствовали тогдашние стоячие болота вдоль экватора, поскольку бедная кислородом почва в этих зловонных трясинах замедляла деятельность микробов, разлагавших органику. Однако болота были на планете уже очень давно, это вовсе не уникальная черта каменноугольного периода.

Что же такого особенного было в мире примерно 325 миллионов лет назад? Почему погибшие деревья настолько не спешили гнить? Почему цикл переработки углекислого газа именно тогда, в каменноугольный период, дал такой существенный сбой, что и привело к возникновению почти всего угля, питавшего Промышленную революцию?

В последние годы стало популярным объяснение, согласно которому тогдашние грибки, играющие главную роль в процессе разложения, еще не были биохимически способны разлагать древесину.

Чтобы вырасти такими высокими, стволы первых деревьев должны были стать особенно прочными. Все растения содержат целлюлозу, молекулу, состоящую из длинных цепочек сахаров и укрепляющую стенки клеток – собственно, льняной пиджак, хлопчатобумажная рубашка и бумажная страница, которую вы сейчас читаете (если, конечно, у вас в руках не электронная книга – что ж, тогда вспомните картонную коробку, в которую она была упакована), состоят из целлюлозы.