На ранних стадиях истории Земли лесов как целостных экосистем еще не было. Чтобы понять, как они появились, придется сделать небольшое отступление и вспомнить о том, как возникла на Земле жизнь, в первую очередь растения (это для нас особенно важно), и как первые из них освоили сушу.

Поверхность Земли, поначалу раскаленная, медленно остывала, пока температура не понизилась настолько, что на ней могла существовать жизнь. Охлаждение атмосферы привело к конденсации воды, образовались моря. Их огромные водные массы, в свою очередь, влияли на атмосферу, смягчая постоянные колебания температуры. И если ранее процесс этот был неровным, скачкообразным, то теперь температура снижалась равномерно. В самих морях температура была особенно устойчивой, что и стало одной из причин, почему развитие жизни в водной среде вероятнее, чем вне ее. Сложные углеводороды живых организмов, например, молекулы белков, при резких колебаниях температуры изменяются, и организм может погибнуть. Равномерные температуры, напротив, удерживают сложные молекулы в стабильном состоянии.

Ко времени появления жизни атмосфера Земли имела не такой состав, как сегодня, в частности, в ней не было кислорода. Именно он делает возможным химический процесс дыхания, то есть реакцию кислорода с углеводородами[12]. При этом освобождается энергия, которую можно использовать в других процессах. Важно и то, что накопление кислорода в атмосфере вело к дальнейшему понижению температуры.

Первыми живыми организмами были не животные, которым требовался для дыхания кислород из атмосферы, а растения, и возникли они не на суше, где температура воздуха сильно колебалась, а в воде. Растения строят свое тело с помощью реакции фотосинтеза. Для этого им необходимы диоксид углерода (углекислый газ), который всегда имелся в атмосфере Земли, вода, а также солнечная энергия. В процессе фотосинтеза образуются органические соединения, из которых формируется тело растения, а в качестве «отхода» в окружающую среду выделяется кислород. Поначалу это не влияло на состав атмосферы – кислород вступал в реакцию со свободным железом, а образующиеся оксиды железа оседали на дне моря. И только когда свободного железа уже не осталось, состав окутывающей Землю воздушной оболочки начал меняться. Уровень кислорода в атмосфере повышался, а это приводило к понижению температуры. С течением времени влияние фотосинтеза на состав атмосферы стало заметным. Дело не только в том, что растения выделяли кислород, но и в том, что они использовали диоксид углерода, так что концентрация этого «парникового газа» в атмосфере снижалась. Постепенно не только в морях, но и повсюду температура понизилась настолько, что существование растений стало возможно и на суше.

Однако долгое время эволюция живых организмов оставалась тесно связанной с водой. Появлялись новые многочисленные виды растений, прежде всего – водорослей. Были среди них крупные, мощные многоклеточные организмы, напоминавшие сегодняшние морские водоросли из отдела бурых. Они обладали высокой плавучестью, так что, несмотря на значительный вес, могли держаться близко к поверхности воды. Условия здесь были самые лучшие – солнечные лучи для фотосинтеза проникали сквозь воду, а сама вода и углекислый газ поступали в каждую клетку организма. Вскоре появились и такие водоросли, которые не дрейфовали свободно по воде, а прикреплялись ко дну органами, напоминающими корни современных растений. Вблизи берегов они образовывали залитые водой газоны, похожие на заросли морской травы (зостеры).