Самый распространенный вид фитопланктона – цианобактерии, известные также как сине-зеленые бактерии (а иногда по ошибке именуемые сине-зелеными водорослями{48}). А мы назовем их для простоты «цианобактерии». Эти обманчиво простые организмы, формирующие похожие на ожерелья цепочки, – самые древние из известных на планете организмов, осуществляющих фотосинтез. Так что с определенными оговорками их можно назвать книгой, в которой все остальные формы жизни являются всего лишь примечаниями. Самые ранние их представители существовали, по всей видимости, уже 3 млрд лет назад. Наверняка можно сказать, что 2 млрд лет назад было уже множество видов цианобактерий. В протерозое между 2,5 млрд и 543 млн лет назад цианобактерии были основными «производителями» в океане. И сегодня разнообразные виды цианобактерий, многие из которых практически не изменились с тех пор, по-прежнему поставляют четверть общего объема продукции фотосинтеза на Земле. Свободноживущие цианобактерии отлично чувствуют себя во влажной и хорошо освещенной среде, но особенно широко они представлены в морском планктоне. В них масса питательных веществ, поэтому ими питается множество организмов, в том числе люди, одержимые здоровым образом жизни, которые употребляют такие ее разновидности, как спирулина, в качестве пищевых добавок. Типичный представитель цианобактерий – прохлорококкус (Prochlorococcus), он настолько микроскопический, что около миллиона организмов умещаются в одной капле морской воды. Вообще в Мировом океане прохлорококкус и близкие ему формы существуют в таком количестве (измеряемом октильонами), что синтезируемого ими кислорода достаточно на один из пяти вдохов, которые делают все обитающие на Земле животные, включая человека. Притом что это, вероятно, самые многочисленные фотосинтезирующие организмы, обнаружены они были только в 1986 г.
Вторую крупную группу фитопланктона составляют одноклеточные диатомовые водоросли диатомеи. Они обитают в основном в пресной воде, но в больших количествах встречаются и в океане, и их вклад в первичную продукцию водной экосистемы уступает, наверное, только сине-зеленым бактериям. Для диатомовых характерно наличие своеобразного клеточного «панциря» из двуокиси кремния. Это организм наноразмерного диапазона, обычно от двух до двухсот миллионных метра, хотя некоторые достигают и 2 мм в диаметре. Но это говорит о диатомовых не больше, чем скажет о музыке утверждение, что она состоит из нот: диатомовые насчитывают около 100 000 видов, и на то, чтобы только осознать, что представляет собой их разнообразие, уйдут многие месяцы, если не годы.
Морские диатомеи с Мадагаскара
В «Космикомических историях» Итало Кальвино воображает спасение женщины в море. Она вся была покрыта диатомовыми водорослями:
Мы гребли очень быстро, чтобы успеть вытащить и спасти ее. Ее тело оставалось намагниченным, так что нам пришлось потрудиться, чтобы очистить ее от всего, что налипло на нее. Голову ее облепили нежные кораллы, каждый раз, проводя расческой по ее волосам, мы видели целые стайки речных раков и сардин. Глаза ее были закрыты мидиями, их створки крепко прилипли к векам. Щупальца кальмара обвивали руки и шею. А платье, казалось, было полностью соткано из водорослей и морских губок. Большую часть нам удалось с нее снять, но еще несколько недель она отдирала от себя плавнички и раковинки, а на коже кое-где навсегда остались маленькие диатомеи, так что, если не всматриваться, можно было подумать, что она чуть-чуть присыпана веснушками.
Генетические свидетельства позволяют предположить, что диатомеи появились – или как минимум стали достаточно многочисленными – во время мезозоя, второй половины фанерозойского эона, который начался после массового пермского вымирания около 251,4 млн лет назад. Однако самые древние ископаемые диатомовые водоросли датируются юрским периодом, когда на Земле царствовали динозавры. По мере того как численность диатомей увеличивалась, они, по-видимому, вытесняли другие виды фитопланктона в океане. Эти водоросли не только поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но и играют важную роль в глобальном круговороте кремния.
Еще один тип фитопланктона, динофлагелляты, опровергает наше привычное представление, что животных и растений всегда очень легко отличить друг от друга. Это одноклеточная водоросль, у которой тем не менее есть жгутики для плавания, а многие виды поедают другой планктон. У некоторых есть микроскопические глаза с настоящим хрусталиком (см. Erythropsidium в главе 7). Как и диатомеи, динофлагелляты, скорее всего, появились во второй половине фанерозоя: самые древние обнаруженные ископаемые относятся к периоду после пермского вымирания. Один род, зооксантелла, живет в симбиозе с кораллами и другими животными, в том числе с двустворчатыми моллюсками, медузами и некоторыми брюхоногими моллюсками, предоставляя животному до 90 % необходимого пропитания в обмен на безопасное обиталище. Без них коралловые рифы, крупнейшие созданные живыми организмами постройки, вряд ли бы когда-либо возникли – или по крайней мере не в той форме, которую мы знаем. Да и вообще морская жизнь была бы гораздо беднее. Некоторые виды динофлагеллят становятся причиной очень токсичных «красных приливов». Другие более безопасны и обладают биолюминесцентными свойствами – это их свечение можно увидеть ночью в воде.
Фораминефера в изображении Эрнста Геккеля. Эти раковинки не больше песчинки
Кокколитофориды – еще один тип фитопланктона – получили свое название из-за характерных пластин, кокколитов, которыми покрыто их тело; кокколиты состоят из кальция и углерода, которые активно экстрагируются из морской воды. Свет, отраженный от поверхности тел этих миллионов одноклеточных, придает воде тропических морей бирюзовый оттенок, а на севере вода видится из космоса как кремово-белая во время весеннего цветения этих водорослей.
Превращение кокколитофорид в меловые формации является частью процесса, известного как «биологическая помпа»: в течение длительных периодов мертвый фитопланктон и питающиеся им животные оседают на дно океана и становятся частью осадочных пород и предшественников того, что мы называем сегодня ископаемым топливом. Примерно половина разведанных на сегодняшний день запасов нефти и газа образовались в юрский и меловой период, когда в морях обитало больше всего фитопланктона.
Меловые образования, такие как белые скалы Дувра, сформированы по большей части миллиардами кокколитофорид, отцветавших, увядавших и опускавшихся на дно в положенный сезон в течение многих миллионов лет. Позже эти скалы поднялись над поверхностью воды в результате геологических процессов.
Общая масса зоопланктона и бактерий, не осуществляющих процесс фотосинтеза, меньше, чем фитопланктона, но что касается форм и размеров, они более разнообразны. В кафе «Планктон» предлагаются на выбор планктоновые супы из маленьких, средних и больших (микро, мезо и макро), а также очень маленьких (пико и нано) и сверхогромных (мега) планктеров. Многочисленные морские бактерии, питающиеся больными и отмершими организмами, – пикопланктон размером от 0,2 до 2 миллионных метра. (Морские вирусы, питающиеся бактериями и другими организмами, – это фемтопланктон, еще меньше. См. главу 9.)
Среди планктона есть и одноклеточные организмы, амебовидные протисты, более крупные, чем бактерии, но все равно менее одного миллиметра. Это, например, радиолярии и фораминиферы. Радиолярии не столь древние организмы, как сине-зеленые бактерии, но среди зоопланктона они имеют, насколько нам известно, самую длинную историю. Их древнейшие обнаруженные ископаемые остатки относятся к началу фанерозоя, то есть около 542 млн лет назад. Радиолярии формируют из кремния разнообразные скелеты сложной формы (более подробно о них говорится в главе 9). Более 90 % существовавших когда-либо радиолярий относятся к вымершим видам, но нынешние виды тем не менее весьма многочислены.
Радиолярии и фораминеферы – не животные. Их теперь относят к царству ризарий. При этом они гетеротрофы, то есть это организмы, питающиеся фитопланктоном или другой органикой.
Фораминиферы – родственники радиолярий, вероятно, не менее древние. Некоторые живут на илистом дне океана, но многие виды составляют планктон и, как радиолярии, питаются другими видами планктона. Некоторые фораминиферы, как кораллы, позволяют жить на себе сине-зеленым бактериям. Некоторые виды питаются водорослями и затем используют их хлоропласты, микроскопические зеленые «электростанции», чтобы самим осуществлять фотосинтез. У некоторых есть раковины. На первый взгляд они могут показаться гладкими, как песчинки, но под микроскопом видны их необычные спиралевидные формы и всевозможные завитки. В своей книге «О росте и форме» Д’Арси Уэнтворт Томпсон вспоминает:
