По оценке некоторых палеонтологов, в «геологической летописи» сохранилось всего лишь 0,01 % от числа видов, некогда населявших поверхность Земли в течение различных геологических периодов, что связано с очень плохой сохранностью тел организмов после их гибели, полностью объясняющей 0ся напряженностью круговорота основных биофильных элементов.
Следы существования, которые оставляют после себя организмы геологического прошлого, можно подразделить на морфологические и геохимические.
Морфологические следы наиболее очевидны и встречаются в виде естественной мумификации, окаменелостей и отпечатков. При естественной мумификации организм сохраняется наиболее полно, но естественные мумии образуются редко, преимущественно при замерзании трупов животных в условиях вечной мерзлоты. Примером могут служить трупы мамонтов, иногда находимые на севере Сибири.
Окаменелостями наиболее часто оказываются твердые части тела организмов (раковины моллюсков, скелеты губок и кораллов, кости позвоночных животных). Также процессам окаменения, фоссилизации, в условиях, когда остатки организмов захороняются и консервируются в исключительно тонкозернистых осадках либо в коллоидных отложениях кремнезема, могут подвергаться мягкие ткани животных, остатки растений и микроорганизмов. При этом минеральные вещества, находящиеся в природных водах в растворенном состоянии, проистекают в тело погибшего организма и замещают его ткани.
Отпечатки представляют собой окаменелые признаки формы организма (обычно легких тканей растений и животных), которые отпечатали свою тонкую форму на поверхности тонкозернистого осадка, впоследствии превратившегося в камень.
Фоссилизированные остатки организмов встречаются в отложениях последних этапов геологической истории, охватывающей 570 млн лет. Этот период назван факерозойским эоном, или факерозоем (от греческих корней «факерос» - очевидный, четкий, «зоэ» - жизнь) и включает в себя три последние эры в истории земной коры: палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Более древняя и продолжительная часть геологической истории названа криптозоем (от греческого «криптос» - скрытый) и охватывает огромный промежуток в 570-4550 млн лет тому назад. Организмы криптозоя не имели твердогоскелета и представлены в основном микрофоссилиями или их постройками, в наиболее типичных случаях выраженных в строматолитах.
Морфологически строматолиты - это наиболее древнее проявление жизни, представляющее собой шаровидные и полушаровидные образования со сложной слоистостью и состоящее преимущественно из карбоната кальция. Строителями их были сине-зеленые водоросли и бактерии. Древнейшие строматолиты найдены в разрезе Докейрия Западной Австралии, в формации Варривуна, возраст которой 3,5 млрд лет.
Геохимическими следами существования организмов являются океанические соединения в осадочных горных породах земной коры. В составе органического вещества земной коры обнаружены в разных пропорциях углеводороды, углеводы и аминокислоты преимущественно растительного происхождения, возникшие из мелких растительных организмов планктона древних водоемов.
Следы деятельности фотосинтезирующих организмов в виде органических соединений обнаружены в темных филлитовых сланцах системы Опвервахт в Южной Америке, возраст которой определяется в 3,44 млрд лет.
Центральное место в современной геохимии занимают изотопные методы исследования, позволяющие устанавливать следы жизнедеятельности в самых древних метаморфизированных породах земной коры. Особенно показательны данные изотопного состава природного углерода - главного биофильного элемента.
Явные геохимические следы биосферы с фотоавтотрофными организмами, выражающиеся в изотопном составе углерода, наличии окисленного железа осадочного происхождения, осадившегося под воздействием свободного кислорода от фотосинтеза тех времен, обнаружены в горных породах комплекса Исуа в Западной Гренландии - самого древнего участка земной коры, возраст которого не менее 3,8 млрд лет.
Появлению автотрофной фотосинтезирующей жизни должны предшествовать гетеротрофия как более примитивная. Древнейшая жизнь, вероятно, существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от возникшего еще раньше абиогенного органического вещества, и тогда начало жизни как таковой отодвигается в глубину геологического времени, за пределы 4 млрд лет тому назад.
Таким образом, сочетание современных микропалеонтологических, биогеохимических и изотопных данных свидетельствует о том, что жизнь на земле существовала почти столько, сколько существовала сама наша планета. Вот что по этому поводу пишет сподвижник и во многом учитель Льва Семеновича Берга Владимир Иванович Вернадский: «Для нашей планеты эмпирически установлено существование жизни в самых древних нам доступных отложениях, нам на нашей планете известных. С другой стороны, мы не нашли в биосфере горных пород, которые бы указывали на их образование в отсутствие живого вещества. Даже массивные породы, как вулканические, так и плутонические, носят в себе несомненные следы существования живого вещества в условиях их образования... Эмпирически таким образом мы не нашли указаний на время, когда живого вещества на нашей планете не было. Жизнь на ней геологически вечна».
Следовательно, можно предположить, что первая биосфера в истории Земли носила в целом восстановительный, гетеротрофный характер. В дальнейшем, в ходе геологической истории, эволюция биосферы происходила и происходит как разрешение противоречий между безграничной способностью организмов к размножению (в определенных условиях диатомеи способны заселить своим живым веществом поверхность Земли за 16,8 суток, а холерный вибрион - за 1,25 суток) и ограниченностью минеральных ресурсов, которые могут использоваться в каждую определенную эпоху. Противоречие это разрешается путем овладения новыми источниками вещества и энергии и приобретением новых качеств и приспособительных механизмов растениями и животными. Одним из приспособительных организмов в широком смысле слова можно считать образование организациями сообществ, в которых каждый член сообщества во многом существует за счет других и во многом сам создает условия для их существования.
