Так почему же они были наиболее распространенными видимыми окаменелостями в докембрийских породах? Вспомните, что цианобактерии появились более 3,5 млрд лет назад как единственная форма жизни на Земле. Есть их окаменелости, датируемые этим возрастом, из группы Варравуна в Западной Австралии, а также другие виды бактериальных окаменелостей до 3,5 млрд лет из группы Фиг-Три в Южной Африке. Когда эта книга была уже закончена, публиковались сообщения о возможных строматолитах из супракрустального комплекса Исуа в Гренландии, которым 3,8 млрд лет (см. главу 12). Палеонтологическая летопись показывает, что на протяжении более 3 млрд лет эволюция не создавала ничего крупнее одноклеточных микроорганизмов, так что у цианобактериальных матов на протяжении 80 % их обитания на Земле не было врагов, которые могли бы их поедать. Они доминировали в мире, и, как выразился мой друг профессор Джеймс Уильям Шопф из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Земля была «планетой этого грязного налета».
Лишь в раннем кембрии появились улитки и другие животные, способные питаться матами из цианобактерий и водорослей, которыми были покрыты морские мелководья в течение 3 млрд лет. После этого строматолиты почти исчезли. Между тем, когда морское дно уже не выстилали липкие водоросли и цианобактерии, другие животные получили возможность зарываться в отложения; так возникли целые новые ниши для жизни.
Это объяснение подтверждается не только местами, в которых строматолиты сохранились сегодня (там, где нет улиток или других поедателей), но и местами, где они время от времени вновь появлялись в геологическом прошлом. Микробные маты всегда были готовы восстановиться и преуспеть, когда у их врагов оказывались проблемы. После трех великих массовых вымираний (в конце ордовика, в позднем девоне и в конце пермского периода, когда произошло самое серьезное из них) строматолиты возвращались в большом количестве, поскольку вымирание уничтожало множество животных. Во всех случаях строматолиты разрастались, словно сорняки, пользуясь преимуществами открытого ландшафта с небольшим количеством выживших видов, и процветали каждый раз, когда исчезали существа, ими питавшиеся.
Да, Земля была «планетой этого грязного налета» на протяжении более 80 % истории жизни на ней. Не было никаких других форм жизни, которые могли бы оставить окаменелости, – существовали исключительно маты микроорганизмов, строившие многоэтажки из камня. Вся эволюция заключалась в микроорганизмах, от которых в лучшем случае остаются окаменелости. Что сдерживало развитие многоклеточной жизни? Препятствием могло быть само обстоятельство, что микробные маты покрывали морское дно, но как только появились улитки, питавшиеся ими, свои ниши смогли найти многие другие животные. В морское дно, свободное от пленки слизистых бактерий, могут зарываться трилобиты и другие, более глубоко роющие организмы, доказательство этого факта мы видим в норах раннего кембрия.
Существует несколько разных предположений, но большинство геологов согласны с тем, что фактор, не позволявший развиваться многоклеточным организмам, – уровень атмосферного кислорода. По иронии судьбы его повысила фотосинтетическая активность тех же самых цианобактерий, из которых образовались строматолиты (см. главу 14). На это у них ушло почти 3 млрд лет, однако мало-помалу они выделили столько кислорода, что этот газ в конце концов насытил все поглощавшие его породы земной коры и со временем в изобилии появился в океанах и атмосфере. Когда это произошло, он вызвал «кислородный холокост» – убил большинство анаэробных бактерий, которые могут жить только при низком уровне кислорода. В конце концов содержание кислорода стало достаточно высоким, чтобы могли развиваться многоклеточные животные, дышащие этим газом, – например, черви и трилобиты. И вообще, большая часть кислорода, которым вы сейчас дышите, поступает не от деревьев в лесах, а от колоссального количества фотосинтезирующих водорослей и бактерий в океанах. Так что в следующий раз, когда на пляже вы увидите грязноватый налет ила на каком-нибудь камне, поблагодарите его. Без этого налета вы не смогли бы ни появиться на свет, ни дышать.
14. Горы железа: древняя атмосфера ЗемлиЖелезистые кварциты
Места добычи полезных ископаемых стали для меня той темой, которая способствовала моему увлечению изображениями уничтоженного ландшафта – как с точки зрения формальной красоты, так и по соображениям экологической политики.
Железные кряжи
Настоящим откровением может оказаться поездка в железорудный район Верхнего озера, известный как район Железных Кряжей (рис. 14.1), охватывающий северную Миннесоту, Мичиган и юг провинции Онтарио. Если вы посетите наиболее популярный железный кряж Месаби или подобные ему зоны Вермильон либо Куюна в Миннесоте, Ганфлинт, уходящий в Канаду, Маркетт и Гогебик, а также другие места на Верхнем полуострове Мичигана, то увидите поразительные вещи. Люди снесли целые горы, состоявшие в основном из железа, оставив огромные карьеры, которые теперь затоплены водой. Железорудный карьер Халл-Раст-Махонинг недалеко от Хиббинга (штат Миннесота) – один из крупнейших в мире (рис. 14.2). Его размеры 2,4 на 5,6 км, а глубина более 180 м. Когда вы стоите на краю, кажется, что под вами небольшой океанский бассейн. Дно залито водой, но по другую сторону озерца все еще ведутся работы. Ковш экскаватора-драглайна для удаления вскрыши по размерам превосходит дом, а горно-шахтное оборудование отличается эпическими габаритами. Диаметр шин гигантских экскаваторов и самосвалов (рис. 14.3) превышает 3,5 м.
Рис. 14.1 Карта расположения железных кряжей (железорудных зон) в районе Верхнего озера. Источник: Wikimedia Сommons
Рис. 14.2 Панорама огромного карьера Халл-Раст-Махонинг (штат Миннесота). Источник: Wikimedia Сommons
Рис. 14.3 Размеры оборудования на этих колоссальных рудниках производят ошеломляющее впечатление. Списанный самосвал в Музее горного дела в Чизолме (штат Миннесота). Источник: Wikimedia Сommons
С момента открытия в 1895 г. железорудного карьера Халл-Раст-Махонинг на нем было добыто более 635 млн тонн руды, а еще свыше 450 млн тонн пустой породы разбросано по всему бесплодному пустынному ландшафту. Город Хиббинг даже пришлось перенести с прежнего места, поскольку рудник расширился и поглотил территорию, где первоначально располагалось поселение. Почти 25 % всего железа, произведенного в Соединенных Штатах, получено из этой ямы в земле, где некогда высилась железная гора. Именно из этого рудника брали большую часть железа, которое шло на постройки и машины промышленной революции в конце XIX – начале XX в., особенно в период огромного спроса на сталь для кораблей, танков и самолетов во время Первой и Второй мировых войн.
Карьер Халл-Раст-Махонинг не единственный в этом роде. У карьера Рушло недалеко от Вирджинии (штат Миннесота) длина 4,8 км, ширина 0,8 км и глубина 137 м. Со времени открытия в 1893 г. он выдал более 270 млн тонн железной руды. Карьер все еще расширяется, и в результате была закрыта популярная достопримечательность – смотровая площадка «Вид на шахту с неба» с небольшим туристским центром. Из-за расширения пришлось перенести автомагистраль 53, причем через часть раскопа для нее построили новый мост. Другие исполинские рудники в том же штате находятся недалеко от Судана. Город получил шутливое название по контрасту между долгими суровыми морозными зимами Миннесоты и высокими температурами страны Судан в Африке.
Эти шахты с их богатствами оказали огромное влияние на американскую историю. Железо из региона вокруг Верхнего озера означало, что для строительства наших огромных зданий и кораблей, миллионов автомобилей и других машин можно использовать американскую сталь. Такониты (местную железную руду) дробили, превращая в комочки концентрата – окатыши, а затем отправляли поездами в порты на Верхнем озере – в частности, в город Дулут (штат Миннесота). Суда доставляли этот груз через озера Верхнее, Гурон и Эри в Кливленд, где его направляли на сталелитейные заводы, расположенные в восточном Огайо и западной Пенсильвании. Реки (например, три реки, окружающие Питтсбург, – Аллегейни, Мононгахила и Огайо) несли баржи с углем из близлежащих шахт в Аппалачах. Уголь горел в печах плавильных заводов, превращавших таконитовую руду в высококачественную сталь.
Сырье из района Железных Кряжей оказало влияние и на массовую культуру. Канадский фолк-певец Гордон Лайтфут написал в 1976 г. песню о трагической гибели грузового судна «Эдмунд Фицджеральд», затонувшего во время сильного шторма на Верхнем озере годом ранее. Город Хиббинг (штат Миннесота) известен как родина великого бейсболиста Роджера Мэриса, побившего рекорд Бейба Рута по числу хоумранов за один сезон, и великого баскетболиста Кевина Макхейла, ставшего многократным чемпионом НБА в составе клуба «Бостон Селтикс» в 1980-х гг. Певец Боб Дилан, родившийся в Дулуте, а выросший в Хиббинге, описал суровую жизнь знакомых шахтеров в песне 1963 г. North Country Blues («Блюз северной страны»).
Ресурсы и традиции железных рудников оставили огромный след в истории Америки, но к 1970–80-м гг. большинство шахт закрылось. Более дешевая железная руда стала поступать из других мест – в частности, из огромных месторождений железа в хребте Хамерсли в регионе Пилбара (Западная Австралия). Карьеры Хамерсли настолько велики, что их можно увидеть из космоса, и сейчас именно они крупнейший в мире источник железа. В 2014 г. в Австралии добыли 430 млн тонн руды, основная часть которой приходилась на рудники Хамерсли. По оценкам некоторых геологов, в австралийских месторождениях еще осталось 24 млрд тонн руды. США, в противоположность этому, в том же 2014 г. произвели всего 58 млн тонн. Однако огромный спрос на сталь со стороны Китая в последние годы превысил возможности австралийских рудников, и некоторые из американских железору