Грядка Дарвина

Вскоре настанет время раскрыть все карты и угадать суть игры. Но прежде давайте еще раз навестим Дарвина в Кенте. С 1837 г. он искал подтверждения той идее, что незначительные факторы могут вызвать серьезные последствия. Лайель уже занялся вопросом, как ветер и вода превращают горы в песок. Дарвина больше интересовали биологические силы, которые поддержали бы теорию эволюции. К большому своему удовольствию, он открыл для себя мир червей и узнал об их роли в формировании земной поверхности: “Весь растительный слой страны уже не раз прошел через кишечный канал червей и еще пройдет много раз”.

В конце жизни, страдая от дряхлости и болезней, Дарвин решил заняться исследованиями настолько близко к дому, насколько это возможно. Дождевые черви и изучение их влияния на формирование почвы оказались идеальным выбором. Дарвин взялся измерять червей у себя в огороде, оценивать скорость их роста и объем переработанной за год почвы, их способность сохранять археологические объекты и слышать звуки рояля (к сожалению, его игру черви не оценили). Свой труд он окончил так: “Дождевые черви в истории образования земной коры играли гораздо более важную роль, нежели это может казаться большинству с первого взгляда… Весьма сомнительно, чтобы нашлись еще другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видное место, как эти низкоорганизованные существа”.

Его открытия были столь удивительны, что жизнь червей на некоторое время стала темой светских бесед. Выяснилось, что на площади 0,4 га черви способны ежегодно перерабатывать и разрыхлять до 15 т почвы. Осенью они прятали палую листву под землю, чтобы без спешки съесть ее. Черви оказались еще и каннибалами: они поедают останки сородичей. Дарвин выяснил, что качество почвы, от которого в столь большой степени зависит жизнь людей, в малой степени подвержено влиянию их самих. Самое заметное влияние оказывали на почву беспозвоночные, например дождевые черви, уховертки, слизни и мокрицы.

Формирование гумусовой почвы началось не ранее середины силурийского периода, то есть через 150 млн лет после кембрийского взрыва. Но если расширить это определение, можно сказать, что еще раньше существовала морская почва. Нечто подобное есть, например, на дне лагун Барбуды. Собственно, кембрий стал началом формирования почвообразных отложений на морском дне.

Пожиратели времени

Конечно, Дарвин смог открыть только часть головоломки, лежащей теперь перед нами. Черви на грядках – лишь малый ее фрагмент. Чтобы в полной мере оценить роль червей, нужно переключиться с почвы на мировой океан. Мы считаем само собой разумеющимся, что морская вода сверху донизу насыщается газообразным кислородом, который в процессе фотосинтеза вырабатывают морские и наземные растения. В противном случае вода в морях стала бы стоячей, как летом в неухоженном пруду. Токсичные газы выходили бы на поверхность – особенно там, где проходят поверхностные течения, например у калифорнийских и перуанских берегов. Не так уж плохо, скажете вы. Во-первых, в оседающем иле могут найтись ценные металлы, а во-вторых, Лос-Анджелес может навсегда исчезнуть. Но есть и минусы. Стабильность климата Земли нарушилась бы, поскольку концентрация кислорода и углерода всегда тесно связана с другими климатическими факторами. Кроме того, из-за падения уровня кислорода, необходимого для питания мозга, разумных существ станет еще меньше, чем теперь.

Очевидно, что осуществляемый растениями фотосинтез сделал возможной вентиляцию океанов. Но картина несколько сложнее. Важную роль в этом играют и многоклеточные животные. Животные и растения вместе чистят “мусорные корзины” и “сточные канавы” планеты. В кембрийском периоде недавно возникшие животные, по-видимому, помогали избавиться и от “смога”, висевшего над морским дном. Очистку животные проводили, как и теперь, “подметая” детрит, особенно в “ночную смену”, когда зоопланктон (веслоногие рачки, криль и т. д.) всплывает на поверхность, чтобы поедать остальной планктон. Вся органика аккуратно упаковывается вместе с глиной и минеральными веществами в продукты пищеварения (пеллеты). Крошечные копролиты быстро достигают дна. Великодушный зоопланктон ежедневно очищает Мировой океан сверху донизу.

Но в докембрийском океане, до появления зоопланктона, условия жизни над и под дном, вероятно, напоминали Нью-Йорк во время забастовки мусорщиков. Дно и иногда даже придонные слои полнились чем-то вроде выбросов плавильного завода: смесью ржавчины, свинца, мышьяка и сульфидов металлов. Если бы мы в воскресный денек в конце докембрия навестили огород Дарвина, лежавший тогда глубоко под дном, нас моментально поглотили бы клубы сероводорода и метана, так что без защитных костюмов было бы не обойтись. Кадмий и мышьяк покрывали бы “овощи”: водоросли и лишайники. А если бы к нам присоединились черви и медузы, то они бы погибли, поскольку кислорода для них оказалось бы мало. Жаловаться, впрочем, бессмысленно: такими были правила игры.

Перемены, принесенные кембрийским “цирком червей”, поистине грандиозны. Миллиарды лет под песком и илом скапливались ядовитые для высокоорганизованных форм жизни водород и токсичные металлы. Но теперь ходы червей, по-видимому, создали нечто вроде вентиляционных каналов, позволяющих кислороду достигать слоев, где прежде его не было. Это, в свою очередь, сильно повлияло на физико-химические свойства дна. Кроме того, богатые кальцием скелеты новых животных сыграли роль таблеток от несварения, не допускающих скопления на морском дне гуминовых кислот и токсичных отходов.

Что касается токсичных металлов, то здесь на первый план выступили фосфоритные конкреции. В “затерянном мире”, предшествовавшем “цирку червей”, фосфориты могли накапливаться непосредственно на дне. Это служило ловушкой, которая консервировала клетки пойманных организмов прежде, чем они успевали разложиться. Результат работы таких ловушек можно наблюдать в торридонских песчаниках и Доушаньто. Но с появлением почти в начале кембрия “цирка червей” деятельность животных на дне, по-видимому, значительно усилила процессы перемешивания и взбалтывания осадка. Клетки на поверхности дна проглатывались и переваривались червями. Дно стало напоминать почву. По всей видимости, эти процессы благотворно сказались на биосфере: они улучшили круговорот веществ, причем это касалось и органических молекул. Деятельность животных также снизила уровень, на котором фосфориты и другие минералы выпадали в осадок. Теперь они могли осаждаться и накапливаться только на некотором расстоянии под поверхностью дна. Это означало, что и “пахучие” бактериальные зоны сместились ниже. Всем замечательным докембрийским ископаемым – клеткам, эмбрионам, водорослям, чарниям, перед тем как попасть в эти глубокие слои, было необходимо пройти через кишечный тракт червей (и, скорее всего, не один раз). Поэтому они сохранялись немногим лучше, чем сохранился бы навоз (рис. 22). Волшебство исчезло. “Затерянный мир” Дарвина буквально был пожран.