Происхождение. Как Земля создала нас - Льюис Дартнелл

Но главным образом эти величественные стволы были так прочны благодаря биологическому изобретению другой молекулы – лигнина. Именно поэтому маленькие, похожие на мох растения раннего девона превратились в исполинские деревья каменноугольного периода. А главное – лигнин распадается значительно хуже целлюлозы[605].

Если сегодня пройтись по лесу, упиваясь головокружительными ароматами почвы, богатой гумусом, и свежей листвы, легко заметить, что мертвая древесина поваленного дерева рядом с вашей тропой бледная, мягкая и губчатая. Это вызывается особыми грибами, которые разлагают темный лигнин в древесине (в число особенно вкусных разновидностей этих грибов входят шиитаке и вешенки). Но в каменноугольный период, гласит теория, деревья только недавно обзавелись лигнином для укрепления стволов, и грибы еще не успели наладить выработку необходимого фермента для ее расщепления. Основная часть плотных стволов оказалась неудобоваримой – вот почему упавшие деревья миллионами лет просто копились на земле.

Гипотеза эта вполне правдоподобна, но, увы, не соответствует последним данным. Во-первых, самая распространенная разновидность деревьев, из которых сформировался уголь в болотах каменноугольного периода, попросту не содержала достаточно лигнина. И хотя в Северной Америке и Европе в следующий геологический период, пермский, угля почти не образовывалось, в некоторых областях Китая он все же формировался, а это было уже после предполагаемого появления грибов, разлагающих лигнин[606]. А если дело не в эволюционном зазоре между возникновением лигнина и способностью грибов его переваривать, тогда в чем же причина такого обильного формирования угля именно в каменноугольный период?

Видимо, причина эта не собственно биологическая, а скорее геологическая.

Тропический регион в районе экватора в каменноугольный период оставался теплым, однако конец этого периода был довольно холодным промежутком в истории Земли: на юге Гондваны образовывались обширные ледниковые щиты, поэтому далеко не весь каменноугольный мир был покрыт душными джунглями. Образование ледников было вызвано тогдашней конфигурацией континентов. Скопившиеся массивы суши тянулись от Южного полюса через экватор почти до самого Северного полюса. Это блокировало циркуляцию теплых тропических и холодных полярных океанских вод по планете, то есть конвейер, о котором мы говорили в главе 8, тогда не работал, и мешало передаче тепла с экватора к полюсам. К тому же Гондвана занимала и сам Южный полюс, и это тоже способствовало накоплению в этом регионе толстого слоя льда: как мы уже знаем, на поверхности открытого океана ледяные шапки нарастают хуже.

Отчасти ответственность за создание ледниковых условий лежит и на лесах каменноугольного периода с их стремительным ростом[607]. Деревья высасывают углекислый газ из воздуха в ходе фотосинтеза, а когда они умирают и их органический материал не гниет, а сохраняется в виде торфа, углерод не возвращается в атмосферу. В результате объем углекислого газа в атмосфере резко снизился, а поскольку это парниковый газ, его недостаток тоже повлиял на глобальное похолодание. Помимо углерода, для выработки углекислого газа при разложении мертвых организмов требуется еще и кислород из воздуха, поэтому усиленное образование торфа привело и к повышению уровня кислорода в атмосфере – возможно, до целых 35 %[608] (сегодня содержание этого жизненно важного газа в атмосфере составляет 20 %). Считается, что повышенный уровень кислорода способствовал эволюции гигантских насекомых, в том числе огромных стрекоз, о которых мы только что говорили.

Итак, с середины каменноугольного периода Земля постепенно превращалась в морозильник. Колебания глобальных температур и, следовательно, количество воды, заключенной в ледниковых шапках (регулируемые, как мы знаем из главы 2, колебаниями земной орбиты), вызвали циклы повышения и понижения уровня моря, как и во время ледниковых периодов в последние 2,5 миллиона лет. Океан каменноугольного периода вздымался и опадал и при этом то покрывал большие участки низинных болот, то отступал снова. В процессе вегетативный материал регулярно оказывался погребенным под слоем морских осадков, а в дальнейшем превращался в угольные пласты. И сегодня, если взглянуть на обнаженные слои пород в разрезе угленосной формации, легко видеть вертикальное чередование угольного пласта, морских осадков – аргиллитов, лагунных осадков, – глинистых сланцев, а затем песчаника из речной дельты, на которой сформировался слой новой почвы, за которым следует очередной угольный пласт. Эти слои в разрезе читаются словно геологический манускрипт, рассказывающий историю периодического затопления болотных бассейнов.

В местах вроде Южного Уэльса или центральных районов Англии, где уголь находят рядом с бурым железняком, в одном месте можно добывать и топливо, и руду для плавки: как будто планета предлагает акцию «два в одном». Иногда удается получить даже «три в одном». Сразу под угольными пластами часто залегают известняки, сформировавшиеся в начале каменноугольного периода, когда уровень Мирового океана был высок и сушу заливали теплые мелкие моря; местами этот известняк проступает на поверхность и виден в окружающем пейзаже. Как мы знаем из главы 6, известняк применяется как флюс при плавлении железа – вещество, которое помогает металлу плавиться и удаляет примеси. Более того, «подстилающие пласты» глины под каждым угольным пластом, где зачастую много ископаемых остатков корней болотных деревьев, часто бывают богаты гидросиликатами алюминия. Эти минералы делают слой глины особенно стойким и придают ему способность выдерживать высокие температуры, 1500 °C и выше, так что природа снабжает нас еще и идеальным строительным материалом для внутренней поверхности доменных печей и плавильных котлов[609]. Так изменения в окружающей среде в каменноугольный период иногда обеспечивали нам все необходимое для Промышленной революции сырье в одном и том же регионе, только в виде нескольких слоев.

Периодическое затопление низинных болот и погребение их под слоем осадков и обеспечило сохранность торфа, который спрессовался под новыми породами и превратился в уголь. А перепады уровня моря, высокого в ледниковый период и низкого в межледниковье, отражающие тогдашнее похолодание, были прямым следствием тектоники плит и конфигурации континентов на планете. Однако у нашей планеты в каменноугольный период была и вторая необычная особенность, которая внесла свой вклад в образование каменного угля: массивы суши не просто образовали скопление между Северным и Южным полюсом, но еще и активно надвигались друг на друга.

На протяжении каменноугольного периода полным ходом шло создание сверхконтинента Пангея: огромный северный континент Лавразия (содержащий Северную Америку и части Северной и Западной Евразии) столкнулся с Гондваной (Южная Америка, Африка, Индия, Антарктика и Австралия) по экватору. Медленное сминание тектонических плит на границе получило название «эпоха варисцийской складчатости»: столкновение континентов привело к орогенезу[610]. В ходе него возникла широкая полоса горных хребтов, в том числе Аппалачские горы вдоль Восточного побережья США и Канады, а также Антиатласские горы в Марокко, которые были продолжением Аппалачей до того, как этот исполинский кряж оказался разделен Атлантическим океаном, и многие другие горы в Европе, например Пиренеи между современной Францией и Испанией[611]. Затем, уже в конце каменноугольного периода, в эту континентальную кучу-малу с северо-востока врезалась Сибирь, вклинившись в Восточную Европу, и в месте их соединения образовались Уральские горы.