Слабоокислительный этап в развитии биосферы

Слабоокислительный этап в развитии биосферы связан с появ­лением около 4 млрд, лет назад процесса фотосингсза. Новый спо­соб питания был основан на том, что некоторые простые соедине­ния обладают способностью поглощать снег, если в их составе есть атом магния (как в хлорофилле). Уловленная таким способом све­товая энергия может быть использована для усиления реакций об­мена, в том числе и для образования органических соединений, которые при необходимости могут расщепляться с высвобождением энергии. Именно таким путем происходило образование хлорофил­ла, приведшее в конечном итоге к появлению фотосинтеза, позво­лявшего получать энергию непосредственно от Солнца.

Но первичная поверхность Земли, лишенная свободного кисло­рода, облучалась ультрафиолетовой радиацией Солниа. Поэтому, возможно, первые фотохимические организмы использовали радиа­цию ультрафиолетовой части спектра. Только после возникновения озонового экрана (в связи с появлением свободного кислорода как лобочного продукта того же фотосинтеза) автотрофные фотосинте-зирующие организмы начали использовать излучение в видимой части солнечного спектра.

Новый способ питания способствовал быстрому расселению ор ганизмов нового типа у поверхности первичных водоемов. Оказав шись более приспособленными, они вытеснили первичные гетеро трофные органнмш. Можно предполагать, что в раннем океа)

шла борьба между первичными и вторичными организмами, завер­шившаяся победой автотрофов. Немаловажным фактором в этой борьбе стало то, что автотрофы в качестве отходов своей жизнедея­тельности выделяли свободный кислород, который стал смертель­ным ядом для первичных гетеротрофов.

Первыми автотрофными организмами, очевидно, были цианеи, а затем зеленые водоросли. Останки их находят в породах архейско­го возраста (около 3 млрд. лет назад). В то время, очевидно, суще­ствовало множество видов водорослей, как свободно плавающих в воде, так и прикрепленных ко дну. Хотя свободный кислород и был ядом для первичных аэробов, не все они погибли. Некоторые оста­лись жить в болотах, где не было свободного кислорода. Там, пита­ясь, они выделяли метан. Некоторые же первичные организмы смогли приспособиться к кислородной атмосфере.

Параллельно с этим шел процесс формирования эукариотов. Про кари оты — простые, выносливые и практически бессмертные организмы — уступали место смертным эукариотам. Прокариоты, обладавшие высокой вариабельностью, способностью к быстрому размножению, легко приспосабливались к меняющимся условиям среды, существовавшим в первые периоды истории Земли. Но с формированием кислородной атмосферы условия стабилизирова­лись, и в этих новых условиях нужны были организмы нового типа, приспособленные к ним. Нужна была не генетическая гибкость, а генетическая стабильность. Эукариоты появились к концу второго этапа развития биосферы Земли.

Рассмотренные процессы составили содержание второго этапа в истории развития биосферы Земли, продолжавшегося до заверше­ния осад кона ко пления полосчатых железистых формаций докем-брия примерно 1, 8 млрд. лет назад. Таким образом, этот период в истории биосферы занял почти половину всей геологической исто­рии планеты. Дело в том, что хотя свободный кислород и появлял­ся в значительных количествах, но он расходовался не на образова­ние атмосферы, а на окисление железа, сернистых соединений и других поливалентных металлов. При этом окислы железа осажда­лись, образуя полосчатые формации. Только после освобождения океана от железа и других металлов концентрация кислорода в ат­мосфере стала резко возрастать.

В естествознании существует понятие «точки Пастера» — такой концентрации свободного кислорода, при которой кислородное дыхание становится более эффективным (примерно в 50 раз) спо­собом использования внешней энергии Солнца, чем анаэробное брожение. Этот критический уровень примерно равен 0, 01 от со­временного показателя содержания кислорода в атмосфере. После перехода через точку Пастера преимущество в естественном отборе

Получают организмы, способные к кислородному дыханию. С этого

момента начинается трегий этап в эволюции биосферы Земли.