Солнце над болотами

Конечно, "экзотические" гипотезы появляются не от хорошей жизни. Загадка пермокарбона - одна из самых волнующих в исторической геологии, и ничего нет удивительного, что необычайное пытаются объяснить необычайным же.

Только ли пятно льда на теплой Земле поражает воображение ученых?

Английского палеоботаника Сьюорда "поражает однообразие характера растительности, следы которой мы видим в отложениях Шпицбергена, Северной Америки, Европы и Австралии". Во-первых, это означает, что вся суша была тогда единой. Во-вторых, весь период интенсивного накопления углей, весь карбон (кроме пермокарбона), по всей Земле держалась примерно одна температура, иначе этого однообразия, никогда больше не повторившегося на планете, не объяснишь. Но территория и температура - этого мало. Растениям нужен еще и свет, иначе прекращается процесс фотосинтеза: длительная тьма, пусть теплая, для леса то же, что и зима. В полярную ночь, даже теплую, они остановились бы в своем росте, и в их древесине остались бы годовые кольца. А колец почти весь карбон нет. Нет нигде, даже на Шпицбергене и острове Медвежьем. Ну как это объяснить?

Световая загадка мучает палеоботаников давно. И. Вальтер по этому поводу писал пол века назад: "Можно было бы предположить, что все каменноугольные растения были однолетними, - но против этого говорит различная величина древовидных форм. Нельзя, конечно, допускать, что сигиллярии, лепидодендроны или кордаиты в 3 метра толщиною вырастали в такой же промежуток времени, как и экземпляры в 10 сантиметров толщины".

И. Вальтер делает поразительное заключение: раз рост растений не зависит от климата и широты, значит, они росли не так, как растут теперешние леса. По мнению И. Вальтера, они росли в воде подобно водорослям. Даже в карбоне, уже сформировав огромное число видов, растения все еще не решались окончательно выйти на сушу, оставаясь в зоне приливов и отливов океана. Поспешу предупредить недоумение читателя, знакомого с обстоятельствами выхода растений на сушу. И. Вальтер, талантливый палеонтолог, в этом случае неправ. Десятки палеонтологов кинулись исследовать каменноугольные окаменелости и убедились: нет, все в порядке. Леса были лесами, между корнями деревьев росли кое-где грибы и мхи, а этого в воде, точно, не бывает. Во многих лесах деревья росли действительно "по колено" в воде - в болотах, в приморских зарослях, похожих на современные мангры, но не "с головой" : фотосинтез был воздушный.

Палеоботаники разбили гипотезу И. Вальтера и успокоились. Больше попыток объяснить световой парадокс не было. Поразительное однообразие карбоновой растительности осталось необъясненным.

Позднее палеоботаники бросились в другую крайность. Некоторые из них объявили, что климат в каменноугольном периоде в самых центрах угленакопления, например в Донбассе, был не влажным, а сухим!

Это интересная история, и на ней тоже стоит остановиться, ибо из нее вытекает один важный вывод: самые, казалось бы, неопровержимые свидетели климатов прошлого - растения могут вводить в заблуждение, рисовать ложную палеогеографию тех или иных эпох.

Ботаники давно уже убедили всех, и себя в том числе, что сухолюбивое пустынное или степное растение можно узнать сразу: у него мелкие кожистые листочки, очень толстая кожа на листьях, устьица - приспособления для испарения листьями влаги - глубоко спрятаны. У некоторых (у кактуса, например) - мясистые, накапливающие влагу стебли. Часты у сухолюбивых растений колючки.

Вооруженные этими знаниями, палеоботаники приступили к изучению ископаемых растений, которые были доставлены из каменноугольных бассейнов. Угленакопление традиционно считалось возможным только в условиях роскошного влажного леса, болота (уголь, прежде чем стать углем, обязательно должен побыть торфом). Но... начались парадоксы. Одно растение за другим палеоботаники определяли как сухолюбивое по уже известным нам основным признакам.

Выходы из этого положения предлагали разные. Один геолог предложил считать, что в карбоне Донбасса очень влажный климат, с болотами и роскошными лесами, чередовался с очень сухим! Для географа, конечно, подобная ситуация немыслима. "Противоречие не столько разрешалось, сколько замазывалось неоправданно сложными построениями", - пишет о таких попытках выйти из парадокса палеоботаник С. Мейен, который, кстати, сам немало думал над этой проблемой и, кажется, нашел выход. Выход был найден... на современных болотах. Вот уж где воды в избытке, и именно там на кочках растения часто имеют такой вид, будто они сухолюбивы. Скажем, клюква. Попадись ее темно-зеленые мелкие плотные листочки палеоботанику в отложениях, скажем, третичного периода да не знай он клюквы (случай, вероятно, невозможный) - определил бы он клюкву как обитателя полупустыни...

Вот ведь каким странным образом смыкаются подчас крайности: одни и те же признаки для растений противоположных по сути сред обитания. Впрочем, так ли уж противоположных? Еще с конца прошлого века существует в науке понятие физиологической сухости. Ведь есть вода и вода. Человек погибает от жажды, оказавшись посреди океана без запаса пресной воды. Растения, обитающие в солончаках, по берегам соленых черноморских лиманов тоже живут "по колено" в воде, но они жаждут, им не хватает настоящей влаги. Может, и вода болот чем-то плоха? Явление физиологической сухости еще плохо изучено, и все же не оно, видимо, определяло и определяет сухолюбивый облик растений в болотах. Однажды заметили, что в том же болоте растения, оказавшиеся в тени, теряют свой обычный засухолюбивый облик. Так был найден главный виновник пустынного облика болотных растений. Свет!

Еще один парадокс: ведь свет - источник жизни для земного растения. Но проверка подтвердила первую догадку. Растение может вынести яркий свет, но при этом у него возрастет потребность в азотистых веществах. Между тем вопреки сенсационным памятным открытиям некоторых ученых растения не могут сами усваивать азот воздуха. А вот азотистых веществ в болотных почвах как раз острый дефицит.

Видимо, действительны обе причины вместе - избыток света и недостаток азотистых веществ, то есть некоторая физиологическая сухость болот. Именно обе эти причины в их сочетании и способны дать картину "засухи" в болотах каменноугольного периода. Выводы ясны: во-первых, кордаиты пермокарбона жили-таки "по колено" в воде, и, во-вторых, их освещало яркое солнце.

Этот второй вывод тоже очень важен. Ведь до сих пор некоторые палеоклиматологи считают, что атмосфера планеты лишь в последние сто миллионов лет стала достаточно прозрачной, что и в мезозое, и в палеозое преобладала пасмурная погода, небо было закрыто облаками.

И вот оказывается, что это не так, что солнечный световой режим триста миллионов лет назад мало отличался от современного. Значит, основные условия жизни на Земле в основных чертах сформировались давно, и современный облик мира дает все-таки неплохое представление о давних временах. Философ сказал бы, что в данном случае восторжествовал принцип актуализма, и был бы прав, хотя правы были бы и те ученые, которые добавили бы: а зато в других случаях в другие времена огульное применение этого принципа может и ввести в заблуждение.

Карбон оставил огромные залежи угля. Углерода. Откуда растения его брали? Из атмосферы, разлагая углекислый газ. При этом освобождался кислород. Если бы сейчас сжечь весь уголь, отложенный в карбоне, этого хватило бы на то, чтобы превратить весь кислород атмосферы обратно в углекислоту. Откуда же столько углекислого газа взялось в карбоне? Может быть, атмосфера Земли была углекислой, как современная венерианская?

О, это бы многое попутно объяснило. Например, необычайно теплый климат карбона: CO₂ создает парниковый эффект, задерживает солнечное тепло в атмосфере. Но... и здесь все не просто!