Помоги проекту - поделись книгой:
Профессор С. А. Яковлев, а затем Г. Ф. Мирчинк, крупнейший специалист по четвертичным отложениям Европейской части страны, единодушно установили, что одинцовские окаменелости были найдены в межледниковых миндельрисских отложениях. Однако было ясно, что эти образования являются переотложенными: в речные и озерные миндельрисские долины сносились камни, вымытые из окружающих их моренных гряд. Но и морена — ледниковый суглинок с вкрапленными в него обломками горных пород — вряд ли могла быть тем местом, где возникли подобные окаменелости. Очевидно, миндельский ледник захватил их где-то к северу от Москвы, когда двигался на юг, вспахивая подстилающие слои. Академик А. П. Павлов, выступавший на заседании Консультативного совещания Главнауки 19 августа 1926 г., отмечал следующее:
«Коренные осадочные отложения, но которым двигался ледяной покров в подмосковный край, относятся к системам меловой, юрской и каменноугольной. В отложениях меловой и юрской систем кремневые сростки и окремнелые органические остатки не встречаются, но они очень обильны в известняке, отлагавшемся в море каменноугольного периода. Это свидетельствует о том, что найденная у Одинцова кремневая масса, похожая на мозг человека, образовалась в каменноугольном известняке, и если это — окаменелый человеческий мозг, он должен был попасть в осадок, отлагавшийся на дне каменноугольного моря. Но человек не существовал в каменноугольный период, и, следовательно, данные геологические не позволяют признать найденную в Одинцове кремневую массу за окремнелый человеческий мозг». К такому же выводу пришли и С. А. Яковлев и Г. Ф. Мир-чинк, которые отмечали, что одинцовские окаменелости «очень походят на те многочисленные кремневые конкреции из каменноугольного известняка, которые в изобилии встречаются в качестве валунов в верхней и нижней моренах».
Над подобными загадками природы ученым приходилось размышлять не раз.
Неоднократно в докембрии находили микроскопические образования, похожие то на раковинки радиолярий, то на иголочки-спикулы губок. Иногда наблюдалось и обратное — природа создавала (как и в случае с гигантскими ракоскорпионами) огромные по размерам копии существ, обычно имеющих микроскопические габариты. Так, еще в прошлом веке в Канаде, в породах гренвильской серии протерозоя, было найдено образование, похожее на раковинку живущих ныне микроскопических существ — фораминифер, но имеющее гигантские размеры. Последующие исследования показали, что это образование (его назвали Eozoon canadiense) тоже является неорганическим.
Иногда на основании подобных находок делали неправильные выводы о возрасте заключающих их пород, и потом требовались многие десятилетия, чтобы исправить ошибку. Так в 1936 г. в верхних горизонтах «немых» толщ Южного Урала было найдено округлое образование, которое А. Г. Вологдин определил как остаток археоциата. На основании этого (напомним, что археоциаты жили только в кембрии) заключили, что породы миньярской свиты, в которой содержалось это образование, имеют кембрийский возраст. Впоследствии геологи пришли к выводу о несомненном докембрийском возрасте этих слоев, что было подтверждено и находками разнообразных докембрийских органических остатков, и определениями абсолютного возраста пород, которые дали многократно проверенные цифры в интервале 700–800 млн. лет. Делались попытки проверить эту самую находку, действительно ли это археоциат. К сожалению, образец утерян. Следовательно, на него не следует больше ссылаться? Я думаю так, и не я один, но имеются и оппоненты.
Эти примеры вовсе не означают, что в древних породах вообще не могут сохраниться отпечатки и слепки мягких, не имеющих скелета животных или каких-либо их органов. В научной литературе описаны сотни и тысячи таких находок, не вызывающие ни малейших сомнений. Так, недавно в девонских отложениях Америки был найден точный слепок червя, сложенный пиритом. На нем были видны все детали, вплоть до тончайших щетинок. Известны слепки с внутренних органов животных, в частности — кишечника и желудка. Даже отпечатки таких, животных, как медузы, насчитываются многими десятками.
Все это имеет самое непосредственное отношение к предмету нашего разговора, к органическим остаткам докембрия. Первые раковинки, первые скелетные остатки на Земле появились действительно в начале кембрия. А все многочисленные докембрийские остатки представлены либо продуктами жизнедеятельности организмов, либо слепками или отпечатками мягких тканей животных, нитей или клеток водорослей и бактерий, реже — остатками растительных тканей. Вот почему необходимы тщательные проверки органического происхождения любого из найденных в докембрии остатков растений или животных.
И, разумеется, все исследования органических остатков докембрия, проведенные в последние годы, стали возможны только благодаря огромным успехам в изучении геологического строения нашей страны, достигнутым преимущественно в послевоенный период. Геологическое картирование, детальные работы по выяснению спорных вопросов по крайней мере в ключевых районах позволили выделить ряд разрезов-эталонов, докембрийский возраст которых и последовательность слоев не вызывают сомнения. В первую очередь изучаются органические остатки именно из таких разрезов, а потом по этим остаткам проводятся сопоставления с другими разрезами. Результаты сопоставлений контролируются всеми независимыми способами — от сравнения похожих и непохожих горных пород до определения абсолютного возраста.
Водорослевые
и бактериальные остатки докембрия
Рассказ об органическом мире докембрия мы начнем с наиболее древней и многочисленной группы остатков — с водорослевых и бактериальных образований. Они встречены на всех континентах, и не будет преувеличением сказать, что водоросли были основными породообразователями в докембрийское время. Выделяя известь из морской воды, они способствовали накоплению мощных толщ онколитовых и катаграфиевых известняков (значение этих слоев поясним позже) и созданию крупных — иногда до сотен метров — рифоподобных строматолитовых построек.
Сначала рассмотрим сами водорослевые и бактериальные остатки, довольно редко, по сохранившиеся в породах, а затем — постройки и желваки, образующиеся при активном участии водорослей и бактерий.
Основным методом изучения этих остатков является исследование под микроскопом тонких прозрачных пластинок, сделанных из горных пород. Такие пластинки называются шлифами. Шлиф изготавливают так. Тщательно отполированную поверхность плоского камня приклеивают с помощью особой смолы (канадского бальзама) на стекло. Затем начинают на шлифовальном круге стесывать другую сторону камня. Камень становится все тоньше и тоньше, пока на стекле не останется пластинка толщиной всего в несколько сотых долей миллиметра. После этого сверху наклеивают второе стекло. Запечатанную между стеклышками тоненькую прозрачную пластинку камня можно рассматривать под микроскопом при различных увеличениях. Обычные оптические микроскопы дают увеличения до 1500–2000 раз. Более крупное увеличение — до нескольких десятков тысяч раз — можно получить с помощью электронного микроскопа. Правда, там изучаются не прозрачные шлифы, а особым образом подготовленные препараты.
Другим важным методом изучения органических остатков является извлечение их из горных пород с помощью различных химических веществ. Многие растительные остатки покрыты снаружи тонкой пленочкой кутина — высокополимерного вещества, хорошо сохраняющегося в породах и выдерживающего воздействие самых крепких реактивов. Поэтому образцы горных пород растворяют в кислотах — от слабой уксусной до концентрированной соляной или плавиковой. Этот процесс называется мацерацией. Осадок, остающийся после растворения образцов, разделяют в так называемых тяжелых жидкостях, имеющих удельный вес 2–2,2. Более тяжелые кусочки минералов тонут, а более легкие органические остатки всплывают. Их тоже изучают под микроскопом.
Из древнейших водорослеподобных и бактериеподобных остатков лучше всего изучены микроскопические образования, найденные в Канаде, на северном берегу озера Верхнего в черных кремнистых сланцах формации Ганфлинт, относимых к среднему протерозою. Абсолютный возраст пород, среди которых встречены микроорганизмы, равен 1900±200 млн. лет. В нижней части формации расположен водорослевый горизонт. Древние водоросли откладывали известь и связывали своими нитями выпадающий осадок. Потом водоросли умирали, и на поверхности, которую занимала водорослевая колония, оставалась тонкая корочка известкового вещества. Эта корочка состоит как бы из двух слоев, связанных друг с другом. Нижняя часть более светлая, а слагающий ее известняк состоит из более крупных зерен. Предполагают, что такие слои формировались весной и летом, когда существовали очень благоприятные условия для роста водорослей. Осенью и особенно зимой рост водорослей прекращался, выделение извести резко сокращалось, и в это время отлагались преимущественно глинистые частицы, оседающие из морской воды на поверхность колонии. Поэтому верхняя часть корочки — обычно более темная, глинистая и тонкозернистая. Затем с наступлением повой весны все повторялось сначала. В других случаях слоистость определялась чередованием засушливых и дождливых периодов и отвечала циклам продолжительностью в несколько месяцев. Отмечается даже суточная ритмичность, отражающая разницу в росте водорослей днем и в ночное время. Но так или иначе, за десятки, сотни, а может быть, и тысячи лет такие слои, нарастая друг на друга, образуют скорлуповатые постройки, достигающие иногда в высоту нескольких десятков метров. Эти постройки называются строматолитами (от греческих слов, «строматос» — ковер, «литос» — камень).
К сожалению, наблюдать четкие остатки водорослей в строматолитах удается очень редко. Дело в том, что нити синезеленых водорослей не покрывались сплошной известковой корочкой, как это наблюдается, например, у красных, а отлагали мелкие зернышки кальцита в слизистом чехле, окружавшем эти нити. Когда водоросль умирала, нить распадалась и зерна кальцита как бы рассыпались по субстрату.
Но в очень редких случаях остатки водорослей и даже бактерий как бы консервируются на первой или второй стадии этого процесса. В канадских строматолитах таким «консервирующим» веществом являлся кремнезем. Частицы кремня создавали точные слепки с водорослевых и бактериальных организмов. Поэтому в шлифах, изготовленных из строматолитовых кремнистых пород формации Ганфлинт, удается видеть иногда мельчайшие детали формы и внутреннего строения древних микроорганизмов.
Наиболее часто встречаются среди них различные нитчатые образования (рис. 2) толщиной от 1–2 до 10 мк и длиной 300 мк и более. На первый взгляд, все они похожи друг на друга, но это только кажется. Одни нити разветвляются, другие — нет, у одних есть поперечные перегородки, другие их лишены; встречаются нити уплощенные, нити с раздувами и поперечными перемычками, с гладкими и морщинистыми стенками и т. д. Все это позволило американскому ученому Э. Баргхорну выделить среди нитчатых остатков пять видов организмов, отнесенных к четырем родам. Большинство из них похоже на синезеленые водоросли.
По мнению американских исследователей П. Клауда и Г. Ликари, это сходство становится особенно заметным, если мы пристальнее рассмотрим каждую такую нить. Отчетливо видно, что клетки, слагающие ее, имеют различную величину и форму. Более мелкие темноокра-шеиные клеточки образуют цепочки, которые разделяются более крупными овальными и округлыми камерами-клетками. Все это в точности соответствует строению нитей некоторых живущих ныне водорослей. Круглые клетки называются гетероцистами. Если водорослевая нить разрывается, гетероцисты играют роль своеобразных почек, из которых начинают рост новые нити-побеги. Овальные клетки называются акинетами. Они имеют уплотненную оболочку и способны переносить неблагоприятные условия. Гетероцисты и акинеты являются, таким образом, репродуктивными (воспроизводящими) структурами водорослей, позволяющими им размножаться и распространяться в бассейнах вегетативным путем. На рис. 2 это сходство видно очень четко.
Другую большую группу составляют округлые остатки, похожие на споры некоторых современных растений. Они имеют диаметр 1—16 мк. У одних из этих сферических телец — гурониоспор (рис. 3) — оболочка толстая и имеет крупноячеистую поверхность, у других — тонкая, без какой-либо скульптуры, а третьи, названные эосфе-рами, представляют собой сложное образование: вокруг более крупной центральной сферы группируются более мелкие сферические тельца. Эти образования больше всего похожи на некоторые одноклеточные синезеленые водоросли, а могут быть и эндоспорами нитчатых водорослей или бактерий. По мнению Г. Ликари и П. Клауда, некоторые гурониоспоры, имеющие овальную форму, морфологически очень близки к репродуктивным клеткам типа акинет.
Словом, эти роды могут оказаться сборными и включать в себя представителей еще большего количества групп организмов и растений.
Очень любопытны и остатки неправильной звездчатой формы, очевидно свободно плававшие в древних морях. У образований, названных эоастрион, отчетливо видно центральное тело, от которого расходятся радиальные нити, прямые и изогнутые. Еще интереснее остатки, получившие название Kakabekia umbellata. Это сферическое тельце диаметром до 5–7 мк, от которого отходит тонкая «ножка» на конце с венчиком в форме зонтика, диаметром до 30 мк.
Природа этих остатков была совершенно непонятна. Однако несколько лет назад оказалось, что точно такие же организмы могут быть выращены и в наши дни, если поместить некоторые бактерии в атмосферу, обогащенную аммиаком. Американские исследователи брали образцы почвы из разных частей Земли и помещали их в своеобразные инкубаторы при постоянной температуре (около 25°) и при различной атмосфере. Из их статей можно понять, что эти работы как-то связаны с космическими исследованиями. И уже через две недели в пробах, помещенных в атмосферу, богатую аммиаком и метаном с небольшим количеством кислорода, появились тельца, удивительно похожие на какабекий. Сходство было настолько явным, что их отнесли к тому же роду и назвали Kakabekia barghoornica, в честь первооткрывателя ганфлинтских микроорганизмов.
Эта находка очень обрадовала исследователей древнейших следов жизни. Ведь все теоретические расчеты показывают, что в те далекие времена в земной атмосфере не было совсем или было очень мало кислорода, зато в изобилии был и аммиак, и метан, и углекислый газ. Но самое главное, что найдены действительно живые организмы, слепки которых изучали ученые и долго доказывали их органическую природу.
И таких доказательств было много. Исследователи, изучающие эти остатки, не ограничились изучением шлифов под оптическим микроскопом. Недавно были опубликованы первые фотографии этих образований, сделанные с помощью электронного микроскопа (рис. 4). Были проведены и очень тонкие химические анализы кремнистых пород формации Ганфлинт, которые показали, что в них содержатся органические вещества (преимущественно углеводороды парафинового ряда п СН) от C16 до С32 с преобладанием C18–19 (0,2–0,6 %). Органическая природа углеводорода подтверждается анализами изотопного состава (соотношение С13/С12).
Вряд ли можно переоценить научное значение таких исследований — ученые изучают состав живых существ, живших более 2 млрд. лет назад и имевших размеры всего в несколько микрон! Но и это не предел. Еще более мелкие и более древние организмы были найдены в 1966 г., когда ученые растворили в плавиковой кислоте несколько образцов кремнистых горных пород из Восточного Трансвааля (Южная Африка). Их возраст превышает 3 млрд. лет. В продуктах мацерации были обнаружены и сфотографированы под оптическим и электронным микроскопами крохотные тельца, напоминающие современные нитчатые бактерии. Eobacterium isolatum — так названы эти остатки — имеют форму палочек длиной 0,45—0,7 мк и толщиной 0,18—0,32 мк. С помощью электронного микроскопа удалось установить, что они окружены двуслойной оболочкой, имеющей толщину всего 0,015 мк. И снова проделаны тончайшие химические анализы, которые подтвердили, что в породе содержатся сложные углеводороды. Некоторое время считалось, что африканские эобактериумы являются древнейшими органическими остатками. Однако совсем недавно, в 1968 г., в американском журнале «Сайенс» («Наука») появилось краткое сообщение о находке в Южной Африке строматолитоподобных пород в еще более древних толщах системы Свазиленд, имеющих возраст более 3,2 млрд. лет. В них были встречены сфероподобные тельца диаметром от 5 до 30 мк, похожие на одноклеточные неколониальные водоросли, и нитеподобные остатки длиной до 100 мк, схожие с нитчатыми водорослями.
Нитчатые и сферические тельца этого же типа были найдены и в более молодых (1046±46 млн. лет), но тоже докембрийских породах в формации Нонесач, на южном побережье озера Верхнего, в штатах Мичиган и Висконсин (США). Аналогичные остатки организмов обнаружены и в Центральной Австралии, в строматолитовых породах формации Биттер Спрингс, относимой к верхнему докембрию и имеющей абсолютный возраст 700–900 млн. лет. Исследование опять-таки проводилось по меньшей мере тремя способами: изучение шлифов под микроскопом, выделение остатков из породы с помощью кислот и тонкие химические анализы. Все эти водорослевые и бактериальные остатки были найдены в окремнелых горных породах. В строматолитах, сложенных известняком, такие остатки сохраняются очень редко. Еще в начале нашего века американский палеонтолог Ч. Уолкотт, изучая строматолиты из докембрийской серии Белт (Скалистые горы в Северной Америке), обнаружил в шлифах тонкие нитеподобные полоски, похожие на остатки водорослей. В то время многие ученые считали строматолиты остатками древних кораллов или каких-то других животных, поэтому находки Уолкотта были очень важны для правильной расшифровки природы этих слоистых построек. Но здесь таилась и некоторая опасность. Мы уже говорили, что природа изготовляет искусные подделки даже очень сложных органических остатков. А округлые комочки и сгустки, похожие на водоросли, можно без труда найти даже в заведомо неорганической породе.
И такие подделки были действительно найдены. После того как американские исследователи Э. Баргхорн, Дж. Шопф, П. Клауд и другие опубликовали подробные статьи о ганфлинтских микроорганизмах, в журнале «Сайенс» за 1967 г. появилась небольшая статья американского петрографа Брамлетта, писавшего, что большинство из описанных «микроорганизмов» докембрия на самом деле являются не органическими остатками, а так называемыми кристаллитами. Под этим именем петрографы подразумевают своеобразные кристаллические новообразования, которые возникают на ранних стадиях кристаллизации вулканического стекла, что-то вроде зародышевых кристалликов. Они бывают волосовидной (трихиты), палочкообразной (лонгулиты) и сферической формы (глобулиты). Глобулиты могут объединяться, образуя вытянутую цепочку (Маргариты), иногда они группируются в правильные шарообразные скопления (глобосфериты) или скопления неправильной случайной формы (кумули-ты). Кристаллиты бывают похожи на иголочки и спикулы губок (белониты и спикулиты), на перья (скопулиты) и т. д. Форма и размеры зародышевых кристалликов очень разнообразны, и среди них можно найти аналоги очень многих из ганфлинтских остатков. Так, нитчатые образования похожи на трихиты и Маргариты, эосферы и гурониоспоры — на глобулиты, кумулиты и глобосфериты. Особо следует отметить, что все эти ганфлинтские остатки найдены в кремнистых толщах. Кремень — это аморфный кремнезем, в котором кристаллиты возникают особенно часто.
А как быть с химическими анализами, показавшими наличие органического вещества в кремнистых ганфлинтских толщах? Строго говоря, этот аргумент тоже не является решающим. Известно, что углеводороды и самые настоящие битумы встречаются даже в кристаллических изверженных породах. Это широко известный факт. Сторонники гипотез о неорганическом происхождении нефти видят в этом один из признаков связи ее с магмой. Приверженцы теорий об органическом образовании углеводородов и битумов объясняют такие находки тем, что нефть способна мигрировать, перемещаться, медленно просачиваясь по трещинкам в твердых горных породах. Стало быть, и анализ — еще не полное доказательство органической природы этих «микроорганизмов».
Подготавливая эту книгу, я показал изображения ганфлинтских и других докембрийских органических остатков петрографам. Они подтвердили, что зародышевые, или волосовидные, формы кристаллов действительно не редкость в изверженных породах, да и не только в них. Многочисленные и очень разнообразные кристаллиты формируются, например, при затвердевании расплавленных металлов или шлаков. Однако эти неорганические образования значительно отличаются от ганфлинтских «микроорганизмов». По-видимому, более правы те, кто считает их остатками древних водорослей и бактерий.
Тем не менее мы видим, что даже тщательное и всестороннее изучение древнейших водорослеподобных образований не дает еще твердых доказательств их органического происхождения. А в литературе нередко появляются описания древних «водорослей», которые названы так только потому, что какой-то комок или сгусточек похож на современную водоросль. Многие палеонтологи и геологи относятся к подобным описаниям с большим сомнением. Может быть, эти остатки и являются действительно водорослями, если не все, то многие из них. Но никаких аргументов, кроме собственного личного мнения, авторы таких описаний обычно не приводят.
Находки остатков водорослей и бактерий очень важны для понимания истории возникновения и развития жизни на Земле и для расшифровки происхождения некоторых горных пород. Но практическое применение таких находок, например, для определения возраста тех или иных толщ, пока затруднительно. Слишком мало в арсенале науки таких несомненных остатков.
Среди водорослевых остатков докембрия есть не только малютки. Правда, водорослевая природа образований, о которых пойдет речь, время от времени оспаривается или подвергается сомнению, но уже десятки лет они фигурируют в учебниках палеоботаники как древнейшие растительные остатки.
Это, во-первых, Corycium enigmaticum — своеобразные кулечки из углистого вещества, описанные в конце прошлого века, из метаморфизованных сланцев Нясиярви в Финляндии. Возраст их, по-видимому, не менее 1600 млн. лет. Кулечки имеют длину от 5 до 40 см и образованы тонкой углистой пленкой. На поперечных срезах они имеют вид неправильных волнистых овальных колец. В 1948 г. были сделаны анализы изотопного состава углерода, которые подтвердили его органическое происхождение. Тем не менее некоторые исследователи сомневаются в растительной природе этих остатков на том основании, что очень трудно допустить существование таких крупных растений в столь древние времена.
Далее надо назвать остатки Laminarites antiquissimus из самых верхних горизонтов докембрия Прибалтики и прилегающих районов. Это тонкие пленки органического вещества, впервые описанные более 100 лет назад. Их встречается так много, что толща глин, содержащих эти остатки, известна в геологической литературе под названием ламинаритовых слоев. Водорослевое происхождение этих образований тоже оспаривалось. Бесформенные обрывки ламинаритовых пленок иногда очень похожи на углистые прослойки, которые получаются в результате изменения своеобразных, так называемых сапропелевых озерных и болотных илов. Химические анализы как будто бы подтвердили эту точку зрения. В ламинаритовых пленках обнаружилась высокая концентрация порфирина, органического вещества, характерного для измененного сапропелита.
Но в последние годы благодаря шахтам, тоннелям и скважинам, пройденным при строительстве метрополитена, ленинградские геологи получили поистине массовый материал по органическим остаткам из ламинаритовых слоев[3]. Один из таких остатков изображен на рис. 5. Если растение действительно выглядело так (экземпляр подвергся реставрации), то вряд ли можно сомневаться в его водорослевой природе.
Нередки в научной литературе и ссылки на находки остатков, похожих на зеленые водоросли из семейства мутовчатых сифоней или дазикладаций. Это достаточно сложные образования, округлой и цилиндрической форм, с характерными полостями и выступами. Некоторое представление о них дает рис. 6, на котором изображена папилломембрана из спарагмитовых отложений верхнего докембрия Южной Норвегии. Большое сходство с сифонеями еще не дает оснований считать природу этих остатков окончательно выясненной. То же самое можно сказать и о других подобных находках у нас в стране — в Сибири и на Тимане.
Все эти данные очень важны для освещения ранних этапов органической жизни на нашей планете. Они показывают, что уже более 3 млрд. лет на Земле существовали вполне сформировавшиеся живые существа. Если оценивать возраст нашей планеты (согласно общепринятым теориям) в 4–5 млрд. лет, то мы должны прийти к выводу, что жизнь появилась сразу же после образования твердой земной коры и первых морей. Биосфера оказывается ровесницей литосферы и гидросферы. Выходит, что практически вся геологическая история планеты протекала при активном участии живых существ, в том числе и водорослей, способных к фотосинтезирующей деятельности. Это необходимо учитывать, когда мы изучаем и эволюцию земной атмосферы, и такие важнейшие геологические процессы, как выветривание и разрушение горных пород и накопление осадков на дне древних водоемов.
Загадочные образования — акритархи
Три-четыре десятилетия назад в практику геологов прочно вошел так называемый спорово-пыльцевой метод определения возраста осадочных толщ. Еще в XIX в. было установлено, что споры и пыльца растений, такие, казалось бы, хрупкие и эфемерные, способны сохраняться в горных породах в течение многих сотен миллионов лет. Плотной кутиновой оболочке, окружающей эти остатки, не страшны никакие кислоты, поэтому споры и пыльцу можно в больших количествах извлекать из горных пород с помощью мацерации.
Как и животный мир, растительность нашей планеты прошла долгий эволюционный путь. Поэтому остатки растений используются для определений возраста с не меньшим успехом, чем остатки животных. Растительность очень чутко реагировала на изменения климата, следовательно, по изменениям в составе спорово-пыльцевых комплексов можно детально восстанавливать природные условия древних эпох и иногда очень подробно сопоставлять одновозрастные отложения. Особенно много дал этот метод для изучения континентальных, наземных отложений.
В конце 1940-х годов основоположница спорово-пыльцевого метода С. Н. Наумова подвергла мацерации несколько образцов из древнейших толщ Урала. Результаты были ошеломляющими. В древних «немых» докембрийских толщах были обнаружены спороподобные остатки, причем некоторые их признаки (в частности, наличие своеобразной трехлучевой щели прорастания) позволили сделать вывод, что эти остатки являются спорами наземных растений. Интерес к открытию был настолько велик, что академик Н. С. Шатский сделал в июне 1947 г. на эту тему специальный доклад на заседании Академии наук СССР.
В последующие годы появилось большое количество статей о находках «древнейших спор». В 1960 г. С. Н. Наумова сопоставила по этим остаткам рифейские отложения Южного Урала, Европейской территории СССР, Сибири и Китая. Б. В. Тимофеев, руководитель группы ленинградских исследователей, за последние 15 лет опубликовал несколько десятков научных работ, проводя определение возраста и сопоставления древних толщ на огромных расстояниях от Тихого до Атлантического океана. Практически каждая его статья содержала новые сенсационные данные.
Однако обилие таких сенсаций стало настораживать ученых. Украинский геолог А. М. Ищенко обнаружил споры растений в железных рудах Кривого Рога, имеющих возраст более 2 млрд. лет. Стали появляться сообщения о находках спор в сильно измененных породах вплоть до кристаллических сланцев и гнейсов. Но ведь гнейсы — не просто перекристаллизованные породы, но и переплавленные, образовавшиеся на больших глубинах и при высокой температуре. В них никак не могли сохраниться органические остатки! И тем не менее они были.
Разгадку этого фантастического явления нашла С. Н. Наумова. Оказалось, что мельчайшие спороподобные остатки, имеющие размеры всего до нескольких микрон, могут вместе с грунтовыми водами «путешествовать» внутри горных пород. Дождевая вода, просачиваясь в глубь пластов, извлекает эти остатки из более молодых отложений и вмывает их в более древние пласты или даже в гранитные массивы. Известны и обратные явления, когда в нефти из молодых мезозойских или третичных отложений были обнаружены заведомо более древние споры. В результате некоторые толщи, определенные Тимофеевым по спороподобным остаткам как докембрийские, в действительности оказались более молодыми, палеозойскими или мезозойскими. Именно так случилось с метаморфизованными горными породами Центральной Камчатки.
Все это вызвало у геологов реакцию, которую точнее всего можно было бы назвать массовым отливом энтузиазма. Некоторые исследователи, в частности Наумова, долгое время вообще не публиковали новых данных о находках спороподобных остатков. Другие, наоборот, продолжали печатать одну статью за другой, не упоминая о возникающих трудностях и о новых фактах, опровергающих сделанные ранее определения и сопоставления.
Правда, в последние годы детальные исследования специалистов в нашей стране, Польше и ГДР показали, что далеко не все из спороподобных остатков являются вмытыми из более молодых пластов.
Существуют и несомненные остатки докембрийских микроорганизмов (рис. 7). Но вряд ли их можно считать спорами растении. Выяснилось, что за трехлучевую щель у них были ошибочно приняты складки на оболочке. Настоящие споры наземных растений с несомненной трехлучевой щелью появились только в силуре. Рассмотрим эти докембрийские остатки подробнее.
Основная часть их представляет собой мелкие тельца сферической или овальной формы диаметром от нескольких микрон до нескольких десятков, реже — сотен микрон. Впрочем, слово «тельца» по отношению к этим остаткам не совсем точно. Это не сами тельца, а их пустые оболочки, имеющие толщину всего несколько десятых долей микрона. Внешняя их поверхность может быть гладкой, а может иметь разнообразные выступы, бугорки, ячейки, шипики и складочки. Именно такие складочки и принимаются иногда ошибочно за трехлучевую щель прорастания. В действительности такой щели у докембрийских микроскопических остатков нет. Иногда в оболочках наблюдаются мелкие отверстия — поры и своеобразное углубление, которое называется устьицем, или пиломом.
К каким группам органического мира относились эти организмы — не выяснено до сих пор. Вероятнее всего, они плавали (точнее, парили) в верхних слоях морской воды и пассивно переносились течениями. После смерти их остатки оседали на дно. Такие организмы называются планктонными (греческое слово «планктон» означает «блуждающие»). Неясно, был ли это фитопланктон или зоопланктон, т. е. мельчайшие растения вроде одноклеточных водорослей или одноклеточные животные. Когда исследователи убедились, что это заведомо не споры наземных растений, было высказано предположение, что они могут быть остатками каких-то родственных организмов, похожих на гистрихосфер. Под этим названием были известны шиповатые сферические тельца из более молодых (мезозойских) отложений. Гистрихосферами стали называть и древние остатки независимо от того, имелись ли на них выступы и шипы или нет. Большинство ученых склонялись к мнению, что это скорее всего одноклеточные водоросли. Но детальное изучение «настоящих», мезозойских гистрихосфер показало, что это не растения, а остатки одноклеточных жгутиковых — динофлагелляг. В неблагоприятных условиях эти организмы выделяют плотную защитную корочку и превращаются в цисты — неподвижные тельца, способные вынести временное пересыхание водоема и прочие беды. Но отнести к зоопланктону все докембрийские спороподобные остатки ученые не решились.
Сейчас их обычно называют акритархами, что дословно означает «неясного, неопределенного происхождения» (в последних трудах Б. В. Тимофеева и его коллег можно встретить еще одно название: сфероморфиды). Возможно, что основную их часть составляют остатки одноклеточных водорослей, хотя ряд исследователей предполагают, что среди них могут быть (особенно в самых верхних слоях докембрия) и цисты или яйца мельчайших животных, и споры растений.
Правда, многие геологи относятся весьма осторожно к новым попыткам использовать акритархи для возрастных определений или для сопоставления древних толщ. В научной литературе до сих пор не появилось каких-либо работ, подробно разбирающих причины ошибок или предлагающих четкие критерии отличия вмытых, «чужих» акритарх от «собственных», докембрийских, действительно живших в то время. К тому же систематика этих образований запутана до предела, и одно и то же образование может быть описано под различными названиями.
И все же комплексы акритарх уже сейчас дают возможность сравнивать древние пласты по крайней мере в пределах достаточно крупных районов — таких, как Марковская нефтеносная площадь в верховьях реки Лены в Сибири, или значительные части Белоруссии, Польши, Германской Демократической Республики. Намечаются различия в комплексах акритарх, позволяющие иногда отличать докембрийские отложения от кембрийских. Но проводить детальные сопоставления докембрийских толщ различных регионов и материков по акритархам пока, по-видимому, еще преждевременно.
Водорослевые постройки — строматолиты
Итак, остатки водорослей и бактерий сохраняются очень редко. Тем не менее мы говорили, что эти организмы были основными породообразователями докембрия. Опять противоречие? Нет.
Действительно, остатки водорослей в строматолитах редки. Но сами строматолиты распространены чрезвычайно широко. Древнейшие из них обнаружены в древних толщах Родезии (Южная Африка), где из золотоносных жил, прорезающих строматолитовые известняки, определен абсолютный возраст от 2200 до 2730 и даже до 3050 млн. лет. Средний возраст этих толщ оценивается в 2860 млн. лет. Строматолиты встречаются не только в докембрийских, но и в более молодых отложениях — в палеозойских, мезозойских, кайнозойских. Самые молодые из них образуются в наши дни в заливах Северной Австралии, в соленых озерах США, на побережье Багамских островов в Атлантике и в других местах. Изучение этих молодых строматолитов и позволило разгадать тайну их древних предшественников.
Мы уже говорили, что строматолиты сами по себе не являются родами или видами водорослей. Это сложные постройки, возникающие в результате жизнедеятельности растительных организмов. Строматолиты относятся к водорослям, как коралловые рифы к мелким коралловым полипам или, еще точнее, как болотные моховые кочки к растениям, образовавшим их.
Но ведь биологи изучают именно растения и кораллы, а кочки и рифы их интересуют в гораздо меньшей степени. Может ли представлять интерес и приносить пользу изучение строматолитов само по себе? Ведь известно, что одни и те же организмы в разных условиях могуг образовывать колонии различной формы. Постройки, созданные представителями одного вида, жившими в различной обстановке, могут быть совсем разными, а постройки, созданные разными видами, но в сходных условиях — похожими. И тем не менее геологи никак не могли уйти от, казалось бы, странных, плохо объяснимых теориями совпадений. На рис. 8 изображены строматолитовые постройки (якутофитоны) из среднего рифея различных частей Сибири. Их разделяют не менее 3000 км, однако между ними много сходства. Ни ниже, ни выше в геологических разрезах такие строматолиты не встречаются. Зато в нижнем рифее есть совсем другие строматолиты (их называют кусиеллами, но названию города Куса на Южном Урале), показанные на рис. 9. Первый рисунок сделан на Южном Урале, второй — на крайнем севере Сибири, на Анабаре. В одновозрастных отложениях строматолиты похожи, в разновозрастных — нет. Значит, можно попытаться хоть в какой-то мере использовать их для определения возраста горных пород.
В разные годы было предпринято несколько таких попыток, но они обычно успеха не приносили. Причин для этого было несколько. Во-первых, были плохо изучены сами органические остатки. «Похоже» и «непохоже» — это довольно шаткие критерии. К сожалению, и сейчас мы часто пользуемся ими, так как пока почти нет точных методов, позволяющих включать в рассуждения что-либо более определенное, например меру, число.
Во-вторых, был неясен возраст отложений со строматолитами даже в основных, опорных районах. Мы уже говорили, что миньярская свита Южного Урала считалась кембрийской, потому что в ней были найдены остатки, принятые за археоциат. В то же время строматолиты из этой свиты были похожи на докембрийские строматолиты других районов (кстати, и там их иногда считали кембрийскими). Естественно, что даже крупные специалисты разводили руками: ничего не поделаешь, строматолиты одинаковые, а возраст — различный. И они были правы: строматолиты действительно были одинаковыми. Ошибались не они, а геологи, неправильно определявшие возраст этих толщ.
Геологи отыскивали методы точного сопоставления древних толщ на больших площадях, с успехом используя в качестве ориентиров пласты со строматолитами. Бельгийские геологи Л. Каэн, Е. Полинар и другие установили, что можно выделить два четких прослоя с определенными постройками, которые были прослежены от реки Конго до Трансвааля. На севере Африки эстафету от бельгийцев приняли французские исследователи Н. Меньшиков, Ж. Шубер и другие, которые выявили несколько строматолитовых горизонтов в Сахаре и других районах.
Поделиться книгой: