Каменноугольные леса, вероятно, повысили уровень фотосинтеза вдвое, а это фактически удвоило общий энергетический бюджет биосферы, благодаря чему смогло появиться множество новых организмов
[108]. Растения скорректировали работу геологического термостата Земли, потому что ускорили выветривание горных пород, перемалывая и превращая их в почвы, которым легче уносить захороненный углерод в океан; оттуда часть углерода ушла в мантию. Погребенный углерод уже не мог вступать в реакцию с кислородом и образовывать углекислый газ, так что уровень кислорода вырос. Таким образом, количество свободного кислорода в определенной мере зависит от количества углерода, ушедшего в мантию, то есть уровни атмосферного кислорода и углекислого газа стремятся двигаться в противоположных направлениях. Благодаря росту уровня кислорода также стали возможны новые химические реакции в коре, в результате чего возникли многие из 4000 разных типов минералов, которые сегодня можно найти на Земле
[109].
С конца ордовика до начала пермского периода (450–300 млн лет назад) леса и сухопутные многоклеточные преобразовали поверхность Земли, озеленили континенты и перенастроили термостаты биосферы, в результате чего установился атмосферный режим позднего фанерозоя с высоким уровнем кислорода и низким содержанием углекислого газа.
Устойчивые тенденции. Крупные тела и большой мозг
Как и историю сложных явлений в целом, историю крупных форм жизни определяли случайность и необходимость. Колоссальную роль первой иллюстрируют массовые вымирания. Без них биосфера сегодня выглядела бы совершенно иначе. Но эволюция никогда не сводилась к случайным событиям. Одни изменения были более вероятны, чем другие. Таким образом, хотя история крупных форм жизни развивается по принципу серендипности
[110], в ней есть и устойчивые тенденции, которые сохранялись, несмотря на смятение, вызванное падением астероидов, извержениями вулканов и массовыми вымираниями. Эти устойчивые тенденции для нас не менее важны, чем внезапные катастрофы.
Одной из таких тенденций было стремление к крупным размерам. В первую очередь оно вообще подарило нам многоклеточных. Оно же стимулировало развитие все более и более крупных организмов, потому что в эволюционном плане быть великаном часто оказывалось выгодно. В конце концов, на крупные организмы охотится меньше хищников. Попробуйте впиться зубами в синего кита! Кроме того, им нужно меньше пищи на единицу веса тела, и обычно им легче избежать катастрофического высыхания
[111]. Наконец, атмосферный режим с высоким содержанием кислорода, установившийся в начале фанерозойского эона, обеспечил дополнительную энергию, необходимую для поддержки больших многоклеточных организмов. По-видимому, очень большие существа особенно хорошо себя чувствовали при самых высоких уровнях кислорода, что обычно означает низкое содержание углекислого газа и более холодный климат. Это верно как для суши, так и для океана, потому что холодная вода может удержать больше кислорода, чем теплая.
Когда содержание кислорода выросло, во множестве разных эволюционных линий стали экспериментировать с телами побольше. В каменноугольном и пермском периодах появляются гигантские насекомые и позвоночные. В те времена можно было встретить стрекозу с размахом крыльев в полметра или существо вроде скорпиона длиной 90 сантиметров и весом 20 килограммов. Первые рептилии появились в каменноугольном периоде, который начался около 320 млн лет назад. Они относились к новой группе животных, амниотам, в число которых входят рептилии, птицы и млекопитающие. В отличие от амфибий амниоты могут размножаться вдали от воды, потому что их детеныши развиваются в защищенных яйцах, сумках или утробе. В конце концов среди рептилий оказались одни из самых крупных животных, которые когда-либо вышагивали, ковыляли, переваливались и скакали по суше.
За массовым вымиранием в конце пермского периода последовала новая адаптивная радиация в триасовом (250–200 млн лет назад). Здесь мы видим первых крупных динозавров (не все динозавры большие!). Но в позднем триасе уровень кислорода снова падает, мир нагревается, и большим многоклеточным жить становится труднее. Триасовый мир резко оборвался 200 млн лет назад еще одной парниковой катастрофой с массовым вымиранием. Выжившие династии динозавров развили очень эффективные механизмы дыхания для бедной кислородом среды. Возможно, эти механизмы способствовали бипедализму (вспомните тираннозавра и современных птиц), потому что у двуногих рептилий грудная клетка более раскрыта и движение не препятствует дыханию, как при ходьбе вразвалку, свойственной четвероногим рептилиям. В юрском периоде (200–150 млн лет назад) содержание кислорода снова выросло до нынешнего уровня. Динозавры снова увеличились в размерах. Самые крупные из них топали по Земле в позднем юрском и меловом периодах (160–65 млн лет назад). В их распоряжении были более эффективные легкие, чем у их триасовых предков, и они приводили в движение свои гигантские тела с помощью огромной энергии, которую можно было получить из богатой кислородом атмосферы.
Первые настоящие птицы появились в позднем юрском периоде. Они тоже жили за счет высокого уровня кислорода в атмосфере, потому что, как известно любому пилоту, для полета нужно много энергии. Останки археоптерикса, одного из древнейших птицеподобных созданий, нашли в Германии в 1861 году, всего через два года после публикации «Происхождения видов» Дарвина. Он жил около 150 млн лет назад и по размерам напоминал ворону. Эта находка послужила для Дарвина мощным свидетельством в пользу теории эволюции путем естественного отбора, потому что продемонстрировала переходный вид между рептилией и птицей. У археоптерикса было много птичьих свойств, но сохранились и характерные для рептилий, например когти, костяной хвост и зубы. Новейшие находки показали, что в меловом периоде возникло множество видов зубастых птиц, которые сосуществовали с летающими динозаврами.
Млекопитающие, как и другие амниоты (рептилии и птицы), тоже возникли после пермского вымирания. В конце концов и среди них появились великаны, но это случилось почти через 200 млн лет. До того они в основном вели скромную безвестную жизнь на задворках мира, где царили динозавры. На протяжении триаса, юрского и мелового периодов (250–65 млн лет назад) большинство млекопитающих были мелкими норными созданиями, примерно как современные грызуны.
Млекопитающие – класс теплокровных животных, родственный другим амниотам, рептилиям и птицам. Но у этого класса есть существенные отличия. Их мозг включает в себя неокортекс, которому они обязаны прекрасными вычислительными способностями. У них есть шерсть (да, даже у человека, хотя и меньше, чем у большинства других), и чаще всего они сильнее заботятся о потомстве. Млекопитающими животных нашего класса первым назвал Карл Линней, основатель современной таксономии, в связи с другой отличительной характеристикой: все они кормят своих детенышей молоком из молочных желез. Для палеонтологов самая явная отличительная черта их останков – это зубы. Даже у древнейших млекопитающих в нижних и верхних зубах есть углубления, благодаря которым те входят друг в друга и животные могут поедать новые виды пищи, пережевывая ее лучше, чем большинство рептилий.
