Формирование палеозойской биосферы

На протяжении первых 1 —1,5 млрд. лет происходил абиогенный синтез органических веществ, который позднее сменился образованием примитивных углеводородов в восстановительной водной среде. Формируется «первичный бульон» коацсрватов и коферментов (протобионтов), дающих начало образованию различных ферментов и нуклеотидов. Возникают анаэробные организмы, способные жить в бескислородной среде и получающие энергию, необходимую для дыхания, путем брожения. Затем появляются одноклеточные бактерии и синезеленые водоросли; вступает в действие механизм фотосинтеза; постепенно увеличивается (сначала в воде, а затем и в воздухе) количество кислорода. Жизнь продвигается к поверхности, формируется озоновый экран; биогеохимическая среда изменяется от восстановительной к окислительной. Предполагают, что атмосфера, содержащая свободный кислород, начала эволюционировать около 2 млрд. лет назад.
В конце протерозоя получают развитие многоклеточные растения и животные, планктонные организмы, а также известковые и другие водоросли. С эволюцией наземных растений связана генерация (образование) все больших количеств атмосферного кислорода — важнейшего фактора геохимических процессов биосферы. Возникли условия для формирования организмов с твердыми известковыми раковинами и скелетными образованиями.
Таким образом, можно говорить по крайней мере о трех экологических условиях, при которых происходило развитие жизни в докембрийский период: 1) абиогенном (химическом) синтезе углеводородов, длившемся в течение первых 1 —1,5 млрд. лет; 2) биогенно-гетеротрофном начальном (существенно анаэробном) бескислородном, длившемся до начала протерозоя и отличавшемся господством восстановительной геохимической среды; 3) биогенно-автотрофном, протерозойском, характеризующемся появлением многоклеточных растений и животных и существенно окислительной геохимической средой.
Протерозойским отложениям свойственны остатки животных — радиолярий, губок, кишечнополостных, членистоногих. Все это свидетельствует о том, что уже в то время живое вещество биосферы играло крупную роль в биогеохимических процессах миграции химических элементов, особенно кремния, железа, магния, кальция. Возможно, при их участии формировались полосчатые отложения (джеспилиты) и карбонатные породы с преобладанием доломитов. Полагают, что образование тех и других связано с высоким парциальным давлением С02 и низкими величинами рН (4—5).
В палеозойское время (570—230 млн. лет) ланд-шафтно-экологические условия характеризуются дальнейшим последовательным и в то же время эволюционным развитием растительного и животного мира. В течение всего палеозоя на планете господствуют теплые и влажные климаты, местами аридные. С конца докембрия до силура (600—400 млн. лет) продолжается массовое развитие известковых и других водорослей, появляются трилобиты — самые развитые в филогенетическом отношении представители беспозвоночных с высокоразвитой пищеварительной системой. В нижнем и среднем девоне отмечаются первые наземные растения, но без листопо-добных ассимилирующих органов. В верхнем девоне — нижнем карбоне получают развитие наземные растения с листоподобными органами ассимиляции, имеющими веерное жилкование, а с конца среднего карбона—растения с петлеобразным жилкованием листьев.
Начиная с верхнего карбона формируются хвойные леса, представленные голосемянными, а в нижнем меле появляются и развиваются покрытосемянные. Распределение растительного покрова отличается ярко выраженной зональностью тропического и умеренного климата.
Из животных развиваются амфибии, пресмыкающиеся, кораллы, плеченогие, моллюски, головоногие и др. В основном главные этапы развитии животного мира следовали за этапами развития растительного покрова.
Таким образом, каждый геологический период палеозоя знаменует определенные эволюционные и революционные биогеохимические этапы со спецификой развития биосферы и биогенных аккумуляций. Особенно выделяется карбоновый период, который американский геохимик Р. В. Фейрбридж назвал «великой каменноугольной эпохой». Анализ геохимической обстановки указывает на то, что атмосфера и гидросфера планеты характеризовались высоким содержанием С02; развитие растительного покрова сопровождалось накоплением свободного кислорода, который активно участвовал в окислительных процессах. Все это обусловило эффективное выветривание пород и интенсивную миграцию