телам растений. Площадь поверхности листьев, доступной для фотосинтеза, стала значительно больше[74].
Где-то в период между 500 и 425 миллионами лет назад появились первые наземные растения. Cooksonia[75] была крошечным болотолюбивым растением со спороносными структурами, похожими на подушечки пальцев древесной лягушки. Густо покрытые тонкими листьями волнистые стебли Baragwanathia longifolia длиной 90 сантиметров делали растение похожим на волосатые ножки тарантула. А Psilophyton dawsonii высотой 60 сантиметров, обладающий довольно сложной для своего времени сосудистой системой, был похож на первобытный укроп[76]. Сухопутные растения смешивались с другими обитателями палеозойской эры – микробами, грибами и животными – и создавали новые симбиозы. Земная кора, некогда жесткая, бесплодная и серая, становилась менее плотной и покрывалась зеленью, на ней появлялась почва.
В периоде между 400 и 360 миллионами лет назад растения пережили новый эволюционный подъем. Они развили гораздо более крупные и сложные тела, у них появились более широкие листья и прочные корни. Если самые ранние наземные растения были миниатюрными и предвещали появление современных мхов, антоцеротовых и печеночников[77], то некоторые растения в конце девонского периода становились первыми деревьями. Archaeopteris[78], который мог вырастать от 24 до 30 метров в высоту, был похож на огромную мохнатую рождественскую елку с изогнутыми папоротникоподобными листьями. У Lepidodendron были чешуйчатая кора, густая фрактальная крона, покрытая мелкими листьями, и корни длиной более 11 метров[79]. Calamites напоминали гигантскую версию современных хвощей и достигали 18 метров и выше. Папоротники, ничем не похожие на своих современных собратьев, росли рядом с этими ботаническими гигантами и нередко не уступали им в размерах. В результате 380 миллионов лет назад первобытные леса уже покрывали огромные пространства планеты.
Вскоре после этого возникли первые семенные растения[80]. Они очень хорошо развивались и превратились в привычные нам гинкго и хвойные деревья. Где-то в промежутке между 250 и 150 миллионами лет назад у некоторых растений появилась новая замечательная особенность: листья уникальной формы, которые, как сигнальные флажки, указывали местонахождение их пыльцы. Это делало растения еще более привлекательными для питающихся пыльцой насекомых, которые невольно помогали растениям размножаться. Вскоре листья-флажки приобрели яркую окраску, что помогло им выделиться среди зелени. Аромат и нектар подсластили дело, а 65 миллионов лет назад по всему миру распространились цветковые растения[81]. Примерно в то же время злаки, которые возникли более 100 миллионов лет назад, постепенно распространялись по планете и в итоге покрыли от 30 до 40 % поверхности суши.
Растения сильно изменили земную кору и атмосферу. Кислород, который выделяли цианобактерии, уже начал формировать озоновый слой в стратосфере – защищал жизнь от вредного ультрафиолетового излучения. Наземные растения укрепили его, укрыв новые поколения обитателей Земли. Озеленение континентов резко ускорило круговорот воды в природе, а значит, и скорость выветривания горных пород. Растения, грибы и микробы раскалывали камни корнями, растворяли их кислотами и обогащали землю органическими веществами, превращая твердую кору в податливую почву. Деревья, кустарники и другие крупные растения с обширной корневой системой укрепляли берега рек, заставляли реки и ручьи приобретать извилистые формы, пересекая поля и долины, и не позволяли им смывать в море слишком большое количество накопившейся почвы и грязи.
Под землей корни растений и грибы образовывали симбиотическое партнерство, известное как микориза: гифы грибов окружали и срастались с корнями растений, помогая им извлекать из почвы воду и питательные вещества, такие как фосфор и азот, в обмен на богатые углеродом сахара. По мере развития наземных экосистем эти симбиотические сети становились все более сложными и развитыми, позволяя деревьям и другим растениям обмениваться друг с другом водой, пищей и химическими веществами.
Как только наземные растения появились, они помогли довести содержание кислорода в атмосфере до современного нам уровня и даже выше. Процесс, с помощью которого это произошло, был не просто выделением в воздух кислорода от растений. Подавляющее большинство кислорода, который выделяет фотосинтезирующий океанический планктон и наземные растения, другие организмы применяют в рамках бесконечного цикла. Чтобы расти, планктон и растения поглощают углекислый газ, используют его для строительства своих клеток и тканей и выделяют кислород в качестве отходов[82]. Животные, грибы и микробы поедают и разлагают планктон и растения, захватывая при этом кислород и выделяя углекислый газ. Однако не все фотосинтезирующие организмы потребляются другими существами или разлагаются. Часть из них оседает в относительно нетронутом виде на морском дне или в озерах, болотах и оползнях. Кислород, который животные и редуценты могли бы использовать для расщепления отсутствующего планктона и растений, остается в атмосфере, вырвавшись из круговорота. Постепенно этот избыток кислорода накапливается.
С течением веков под действием солнечной энергии алхимия морского планктона и наземных растений в сочетании с непрерывным поглощением жизни Землей подняла уровень кислорода в атмосфере от практически нулевого до рекордных 30–35 % в каменноугольном периоде (358,9–298,9 миллиона лет назад), за которым последовал аналогичный подъем в меловом периоде (145–66 миллионов лет назад). Находясь в плотном, богатом кислородом воздухе, который значительно облегчал дыхание и полет, насекомые и членистоногие каменноугольного периода увеличивались в размерах: многоножки становились такими же огромными, как доски для серфинга, а крылья стрекоз были такой же длины, как крылья современных голубей.
Наземные растения также стали важным компонентом долгосрочного углеродного цикла и терморегуляции Земли. Совместные рост и деятельность наземных растений, грибов и микробов разрушают горные породы по меньшей мере в пять раз быстрее, чем дождь, ветер и лед, захватывая при этом углерод из воздуха и ускоряя его отложение. Уничтожая парниковый газ в атмосфере, этот процесс биологического выветривания, как известно, способствует охлаждению планеты. Во время перехода от девонского к каменноугольному периоду, вскоре после распространения лесов, на Земле начался очередной ледниковый период и массовое вымирание, которое, возможно, продолжалось около 100 миллионов лет. Отчасти в этом повинны переместившиеся континенты и океанические течения, которые изменили направление движения. Но деревья и другие наземные растения, вероятно, тоже сыграли важную роль.
Примерно в то же время у растений появились лигнин[83] и другие прочные структурные ткани, которые микробы и грибы еще не могли достаточно тщательно разложить. По словам ботаника Дэвида Бирлинга, произошло «глобальное несварение желудка», и большое количество углерода оказалось заключено в болотах и торфяниках, что еще больше охладило планету. Однако в конечном итоге, как и в случае с предыдущими глобальными оледенениями, земной термостат восстановил климат. Со временем симбиотические микробы, грибы и такие животные, как термиты, приобрели способность переваривать даже самые неподатливые растительные ткани.
Как только атмосферный кислород на Земле оказался на исторически высоком уровне, как только появились обширные леса, покрывающие континенты, Земля стала более гостеприимной – более живой, чем когда-либо. А вместе с этим гораздо более огнеопасной. На новой Земле огонь стал привычным явлением. Обугленные остатки растения возрастом 420 миллионов лет, сохранившиеся в алевритовом камне, – это самое раннее свидетельство лесного пожара. С тех пор древесный уголь присутствует в ископаемой летописи.
Начиная с девонского периода многие растения постепенно приспосабливались к постоянному присутствию огня. У них развилась толстая, устойчивая к огню кора, сочные листья и жизнестойкие клубни, которые были способны к самовосстановлению в обугленной почве. Некоторые растения даже стали зависеть от огня при воспроизводстве: у определенных видов сосен шишки запечатаны смолой, которая плавится в жаре лесного пожара и позволяет семенам попасть в плодородный пепел. Дым, похоже, также стимулирует начало цветения у некоторых видов растений, а другие цветковые растения распускаются только после пожара.
Таким образом, огонь приспособился к жизни. «Огонь не может существовать без живого мира, – пишет историк огня Стивен Пайн в книге «Огонь: краткая история» (Fire: A Brief History), – химическое окисление постепенно стало частью биологии горения». Там, где лесные пожары – регулярное явление, они начали бесконечный процесс эволюции совместно с теми самыми экосистемами, которые сделали возможным их существование. Результат этого известен как пожарный режим – особенности лесных пожаров в отдельном регионе, их частота, интенсивность и продолжительность. Если огонь – это своего рода музыка, возникающая в результате взаимодействия жизни и окружающей среды, то пожарный режим – это мелодия или тема, которую повторяющиеся лесные пожары и их конкретная среда обитания сочиняют вместе.
Многие леса нашей планеты развивались в условиях периодических лесных пожаров различной интенсивности. Если не считать тропических лесов, огонь и лес, как правило, восстанавливают друг друга. Особенно тесные отношения с огнем сложились у степей, прерий и саванн: когда лесные пожары освобождают лесные участки от растительности, там вырастают травы, приспосабливаясь к жаркой и сухой местности. В свою очередь новая растительность вызывает новые пожары, которые легко переносят глубоко укоренившиеся и жизнеспособные травы. Так цикл продолжается. Наконец, даже заболоченные земли смогли поладить с огнем.