Текст книги "Встречи с доисторическими мирами"

Сергей Наугольных
Встречи с доисторическими мирами

Иллюстрации автора

© Наугольных С.В., 2017

© ФГУП Издательство «Наука», серия «Академкласс», 2017

© Редакционно-издательское. ФГУП Издательство «Наука», 2017

Предисловие

В основу книги, которую держит в руках читатель, главным образом, положены личные впечатления автора. Однако нельзя было обойтись и без обращения к палеонтологической литературе. Наиболее важные библиографические источники приведены в конце книги. Жанр книги – научно-популярный, но, как принято в научной литературе, в тексте приведены точные сведения о местонахождениях ископаемых животных и растений, а также латинские названия организмов, о которых рассказывает автор.

Многие из очерков, вошедших в это издание, были опубликованы ранее в научно-популярной книге «Встречи с прошлым», вышедшей в свет почти двадцать лет назад очень небольшим тиражом, который давно разошелся по библиотекам и среди любителей палеонтологии и геологии. В новой книге учтены и устранены все недочеты, имевшие место в первом издании, добавлены несколько новых очерков и практически полностью изменен иллюстративный ряд. Таким образом, «Встречи с доисторическими мирами» – это, по существу, новая книга. Автор будет искренне признателен всем, кто поделится своими замечаниями о содержании и оформлении книги, которые помогут в дальнейшей работе.

Ландшафты далеких планет, канувшие в вечность исчезнувшие цивилизации, манящие своими загадками подводные глубины, – к ним устремляется наше воображение в поисках невиданных и удивительных миров.

Но иные миры совсем рядом с нами. Стоит внимательно всмотреться в кусок известняка, найденный рядом с домом, – и вот мы уже на берегу доисторического моря, населенного диковинными и фантастическими существами. Тянущийся по поверхности плиты песчаника отпечаток ажурного листа папоротника, плетущего фрактальные[1]1
  Объяснение терминов, отмеченных звездочкой, вы найдете в словаре в конце книги.


[Закрыть] узоры перьев и перышек, повторяющих друг друга своими очертаниями, приоткрывает нам потаенный вход под покров каменноугольного леса, утопающего в туманных болотных испарениях. В стебельчатых глазах окаменелого трилобита, свернувшегося в бронированный шар, как будто бы застыл испуг, вызванный приближением гигантского допотопного головоногого моллюска…

В этой книге много рисунков. Однако рисунки эти – не плод фантазии, а, скорее, зарисовки историй, историй, которые рассказала палеонтологам сама наша мать-Земля, записав их на страницах своей каменной летописи. Они помогают нашему воображению совершить путешествие в давние геологические эпохи, опуститься на дно древних морей, пройтись под нависающими над землей перистыми листьями палеозойских папоротников, взглянуть своими глазами на доисторические миры.

Добавим несколько слов о структуре нашей книги. Сначала мы в хронологическом порядке рассказываем о том или ином геологическом периоде или эпохе. Затем также в хронологическом порядке представляем иллюстрации. Конечно, с одной стороны, далеко не все организмы, обсуждаемые в тексте, можно показать в иллюстрациях. В то же время не обо всех существах, изображенных на рисунках и фотографиях, мы рассказываем в очерках. Мы сделали это совершенно осознанно, чтобы читатель, заинтересовавшийся палеонтологией, мог самостоятельно отыскать нужные дополнительные сведения в интернете или литературе.

Кстати, еще раз о литературных источниках. От всей души призываем начинающих любителей палеонтологии и геологии, да и вообще всех, кто интересуется любыми естественно-историческими дисциплинами, не полагаться только на современные цифровые технологии. Книги, особенно те, которые проверены десятилетиями и несколькими поколениями и специалистов-ученых, и краеведов, станут вашими верными друзьями. Начните собирать свою собственную библиотеку палеонтологической и геологической литературы. В чем-то вам поможет список рекомендованной литературы в конце нашей книги, что-то вы найдете сами, какие-то книги посоветуют преподаватели и друзья. Кроме книг, настоятельно советуем вам внимательно просматривать научно-популярные периодические издания, в которых нередко палеонтологические новости появляются гораздо раньше, чем на страницах научных журналов. Копии журнальных публикаций вы можете хранить в специальных папках – файл-холдерах, удобных для того, чтобы при необходимости быстро найти нужную статью. А пока надеемся, что «Встречи с доисторическими мирами» найдут свое место на вашей книжной полке.

Наука о древней жизни

Наука о древней жизни – звучит довольно странно. Как можно изучать животные и растения, которые исчезли с лица Земли многие десятки и сотни миллионов лет назад? Тем не менее такая наука существует. Это – палеонтология.

Многим из вас наверняка приходилось сталкиваться с окаменелостями – ископаемыми остатками давно вымерших организмов. Окаменелые раковины или отпечатки листьев папоротников можно отыскать в заброшенном карьере, у крутого обрыва реки или в шахтных отвалах. С этими следами древней жизни и имеет дело палеонтолог. По ним он способен определить, какое животное или растение перед ним и в каких условиях оно существовало.

Геологическое строение Подмосковья

Профессия палеонтолога трудна и опасна, часто полна приключений. Но все неудачи и передряги, поджидающие ученого в дальних экспедициях, вознаграждаются удивительными открытиями. Сейчас всем известны динозавры и мамонты, а ведь представление о них и о массе других доисторических созданий люди смогли получить лишь после работы многих поколений палеонтологов.

Вместе с тем палеонтология – это не только подсчет скелетных элементов в известковой трубочке ископаемого коралла, прорисовка швов на черепе стегоцефала или построение замысловатых филогенетических древ. Конечно, сухая документация, научные выводы, связь с практическими запросами – ядро не только палеонтологии, но и большинства других естественных наук. Но сейчас все яснее становится другая сторона работы палеонтологов, другое значение исследований ископаемых организмов. Это мировоззренческая сторона дела, философская.

Романтика научного поиска, работа с объектами природы, позволяющими заглянуть в головокружительную бездну колодца времени, возвращает людям утерянное чувство единения со всем жившим и живущим на Земле. Может быть, именно эта скрытая потребность найти свои корни, доказать себе неслучайность появления Человечества на нашей планете, толкает многих людей совершенно разного возраста и профессий к занятиям естествознанием.

Очень хочется надеяться, что эта книга окажется для кого-то маленьким открытием нового мира, расширит кругозор, поможет увидеть то, на что раньше не обращалось внимание, а может быть заставит изменить ближайшие планы и отправиться на поиски встреч с прошлым.

Геохронологическая шкала

При изучении истории Земли палеонтологам удалось выявить ряд закономерностей в развитии древних фаун и флор. На их основе была создана геохронологическая шкала, или шкала геологического времени, разбившая всю историю планеты на эры и периоды.

Мы начнем с самой глубокой древности Земли – докембрия (архейская и протерозойская эры) и далее будем двигаться в направлении современности.

Архей и протерозой
Жизнь в докембрии

…Суровый седой Урал. Затерявшаяся в поросших таежными чащами горах геологическая партия.

В русле ручья, который мы пересекли электроразведочным профилем, я нашел среди бесчисленного множества кусков кварца и сланцев несколько образцов конгломерата. Конгломерат – горная порода, образованная гальками, сцементированными песчаником или кварцитом.

С удивлением смотрел я на свидетеля Древнейшей истории Земли. Такой на первый взгляд унылый и заурядный камень, казалось, жил своей собственной жизнью, утопая в далеких докембрийских временах, настолько удаленных от нас, что человеческий разум просто не в силах оценить громаду потока времени, ушедшего с той поры. Вглядываясь в окатанные рифейским морем гальки, я постарался представить себе Землю того времени, с горечью осознавая, что это почти невозможно.

Кругом простиралась дремучая тайга. Сквозь большие прогалины за лохматыми елями голубела покатая спина Уральского хребта.

Один миллион лет назад здесь все было сковано стужей ледникового периода. Десять миллионов лет назад – неогеновый период, еще теплый и даже жаркий. Сто миллионов лет назад – разгар мезозоя. Урал, окруженный трансгрессирующими морями, возвышается островом среди просторов бореального океана.

Двести пятьдесят миллионов лет назад. Острые пики Уральских гор, не уступающие современным Альпам и Кавказу, еще дышат вулканическим жаром.

И так все дальше и дальше, сквозь десятки и сотни миллионов лет…

Нет ни конца, ни края бесконечной лавине времени, повернувшего вспять, снимающего слой за слоем пласты горных пород, переворачивающего страницу за страницей летопись нашей планеты.

И вот, наконец, протерозойский океан – колыбель всего сущего, арена будущих тектонических потрясений и катаклизмов. В теплых водах под космами фиолетово-красных облаков уже снуют носители жизни. Струятся у дна джунгли водорослей и колышутся в темной воде абажуры цикломедуз. У далекого берега разбиваются о прибрежные скалы волны, выполняющие свою вековую разрушительную работу.

Безжизненная равнина, ограненная океаном, пустынна. Нагромождения скал, гравийные пляжи – кладбища бесскелетных организмов, выносимых на берег мягким прибоем. Конуса вулканов, коронованные флуоресцирующими жерлами. То угрожающе низкое, то бесконечно далекое небо, мечущее молнии в мертвой атмосфере. Суша еще только просыпается из небытия, готовясь принять на себя первые семена Жизни.

Где-то здесь, на границе моря и суши рифейского времени, и образовался слой конгломерата, маленький, обмытый временем кусочек которого лежал в моей руке.

Чего только не нарисует наше воображение, столкнувшееся с необычным. Так ли все было? Может быть, так, а может совершенно иначе. Хранят в себе тайну своего времени докембрийские сланцы, песчаники, гравелиты и конгломераты, попадавшиеся нам то в крутом обрыве, то на перекатах таежного ручейка. Манит и притягивает к себе прошлое…

К концу докембрия, «времени скрытой жизни» или, иначе, криптозоя, Жизнь осуществила свой первый значительный скачок. В нижних толщах докембрия органические остатки крайне редки. В большинстве своем это цианобактерии, образовывавшие строматолиты и онколиты, слоистые постройки причудливых форм, появившиеся в результате жизнедеятельности этих синезеленых «водорослей»^*, как их когда-то называли. Синезеленые в действительности относятся в настоящее время к особому царству органического мира – цианобионтам. Клетки синезеленых еще не имели ядра, поэтому они являются очень примитивными, безъядерными организмами – прокариотами.

В венде – самом последнем геохронологическом подразделении докембрия (см. геохронологическую шкалу) появилась первая, по-настоящему богатая фауна бесскелетных организмов. Она настолько характерна для этого отрезка времени, что ее так и называют – вендской (или, иногда, эдиакарской, по названию местечка Эдиакара в Австралии, где были найдены первые остатки мягкотелых многоклеточных организмов этого возраста).

Самое широкое распространение в венде получили кишечнополостные – различные медузы, одиночные и колониальные полипы. Некоторые из них, например, медуза эдиакария (Esiacaria), были довольно крупными. Эдиакария представляла собой куполообразно выгнутый диск около полуметра диаметром с радиально расположенными сегментами – секторами и как бы усеченной верхушкой. Другими характерными формами вендской фауны являются немиана (Nemiana) и сходная с ней белтанелла (Beltanella). Колониальные кишечнополостные полипы, очень напоминающие и, по всей видимости, родственные современным «морским перьям», заселяли дно вендского моря. Они прикреплялись к дну, заякориваясь в грунт расширенным окончанием ножки.

В венде следует искать предков многих, если не всех, современных беспозвоночных организмов. К членистоногим или их предкам, возможно, относилась сприггина (Spriggina), возможный родственник предков трилобитов, широко заселивших моря палеозойской Земли. К далеким предкам иглокожих мог принадлежать трибрахидиум. Систематическое положение и роль в эволюции органического мира других вендских организмов пока остается загадочной.

Значение перехода от вендской биоты к кембрийской трудно переоценить. Появление огромного количества разнообразных организмов с твердыми раковинами, панцирями, всем тем, что в палеонтологии принято называть «скелетом», возможно, было связано с резким изменением химизма среды, или же с появлением активных хищников, отсутствовавших в докембрийские времена. Впрочем, нельзя исключать, что эти процессы были взаимодополняющими. Избыток карбоната кальция в морской воде способствовал появлению у древних беспозвоночных твердых частей тела (зубов, шипов и т. п.), которые можно было использовать как орудия нападения. Появление же хищничества как образа жизни усугубило важность приобретения потенциальными жертвами прочных панцирей.

Архей и протерозой в иллюстрациях

Поздний протерозой. Подводный ландшафт вендского периода.

В толще воды парят сцифомедузы, на заднем плане видны перистые колонии чарний (Charnia).

На переднем плане – слева на дне лежит трибрахидиум (Tribrachidium), в центре – загадочная сприггина (Spriggina), справа от нее плоская червеобразная дикинсония (Dickinsonia), две парванкорины (Parvancorina) и многочисленные кишечнополостные полипы – немианы (Nemiana)

Ископаемые остатки немиан (Nemiana simplex Palij) в виде массовых скоплений встречаются в ведских отложениях многих регионов мира, в частности – на Зимнем берегу Белого моря в Архангельской области. О том, как жили немианы и к какой именно группе организмов они относятся, ученые продолжают спорить. Сейчас принято считать, что немианы относятся к кишечнополостным. Скорее всего, немианы образовывали плотные поселения на морском дне, состоявшие из организмов разного возраста и, соответственно, размера.

На фотографиях изображены образцы с остатками немиан, происходящие из вендских отложений могилевской свиты, обнажающихся в бассейне реки Днестр ниже плотины Новодестровской ГЭС на Украине. Средний диаметр полипов на верхнем образце – 7 мм; диаметр наиболее крупных полипов на нижних образцах – 3 см

Многоклеточные организмы венда (по: Seilacher, 1989; с изменениями и дополнениями).

1 – вендия (Vendia); 2 – альбумарес (Albumares); 3 – ругоконитес (Rugoconites); 4 – чарния (Charnia); 5 – филлозоон (Phyllozoon); 6 – птеридиниум (Pteridinium); 7 – оватоскутум (Ovatoscutum); 8 – схема строения отдельных сегментов вендского организма (так называемое «стеганное одеяло»); 9 – глесснерия (Glaessneria); 10, 12 – веретеновидные формы, возможно, родственными петалонамам (Petalonamae); 11 – рангея (Rangea)

Многоклеточные организмы венда (по: Seilacher, 1989; с изменениями и дополнениями).

1 – дикинсония (Dickinsonia); 2 – саарина (Saarina), органическая трубка с поперечной сегментацией, ширина – 5 мм, лев. берег р. Онеги, ниже с. Ярнема, Архангельская область (сходные формы изображены в: Соколов, 1997, с. 126–127, табл. XIV); 3 – вендомия (Vendomya); 4 – сприггина (Spriggina); 5 – парванкорина (Parvancorina); 6 – трибрахидиум (Tribrachidium)

Палеозой
Эра древней жизни

Кембрий – жизнь в начале палеозойской эры

Еще более бурный всплеск Жизни произошел в начале кембрийского периода. До этого, в конце протерозойской эры, на Земле существовали лишь бесскелетные организмы, сначала примитивные одноклеточные, а затем и более высокоорганизованные – различные медузоиды, полипы и уж совсем непонятные существа, которых трудно сравнивать с тем, что окружает нас сегодня или известно из сравнительно менее далекого прошлого.

В кембрийском периоде появляются почти все типы организмов, существующих сейчас на Земле. Первые их представители были очень примитивны. Некоторые из них напоминали наиболее просто устроенных современных животных. Растительное царство кембрия было однообразным – водоросли, водоросли, водоросли покрывали морское дно. Нам пока ничего не известно о населении суши этого времени, но скорее всего она была по-прежнему мертвой или, в самом лучшем случае, колонизована некоторыми бактериями, водорослями и низшими грибами. Это время палеоботаники так и называют – талассофит, эпоха растений, произраставших в океане.

Кое-что о трилобитах

Когда я был школьником и занимался в школьном геологическом кружке, нас очень интересовал ответ на один из вопросов геологической викторины, который звучал довольно интригующе: «Отчего вымерли трилобиты?»

О морфологии, общем строении панциря и даже внутренних органов трилобитов палеонтологами собрано много сведений. Эти морские беспозвоночные, отдаленно напоминавшие мокриц и относящиеся к особому классу в типе членистоногих, являются объектами исследования уже много лет. О них, без сомнения, знает каждый, кто хоть немного интересуется историей жизни на Земле. За долгое время изучения трилобитов многие из загадок их существования разгаданы, но остались, конечно же, и нерешенные вопросы.

Название свое трилобиты, что значит «трехлопастные», получили благодаря четкому делению их панциря на три части: осевую и две боковых. В продольном направлении также заметна сегментация на три основных отдела: голову, туловище и хвост. На головном щите находились сложно устроенные фасеточные глаза и антеннулы, с нижней стороны – рот. На туловищном отделе по обеим сторонам от осевой части под прикрытием панциря располагались ножки, выполнявшие тройную функцию – передвижения, дыхания и, как ни странно, пищеварения.

Как установлено учеными, большинство трилобитов на протяжении всей своей истории были крайне консервативны в отношении среды обитания. Все они жили, как правило, в нормально-соленых мелководных морских бассейнах. Однообразным был и образ жизни трилобитов: они медленно ползали по дну, илистому или песчаному, выискивая в грунте пищу. Некоторые, вероятно, были способны проплывать над дном, синхронно загребая всеми парами своих лапок. Редкие малютки освоили пелагиаль^* и стали планктоном^*. Удерживаться на плаву им помогали многочисленные шипы и выросты, увеличивавшие площадь тела.

На заре своей истории, в кембрийском периоде, трилобиты имели огромный успех. Они были наиболее распространенными организмами среди всего кембрийского бентоса^*. Примитивные, по сравнению с более поздними представителями класса, кембрийские трилобиты были в общем-то беззащитными. Это легко объяснить – прямых врагов, которые представляли бы реальную опасность для существования всего трилобитового рода, не было и в помине. Большой головной щит, длинное туловище из многочисленных сегментов, маленький, почти незаметный хвостик, часто заменявшийся шипом – все это было не броней, а скорее обтекаемым корпусом, позволявшим относительно быстро передвигаться по дну, изредка, быть может, даже взмывая вверх, описывая широкие дуги поворотов. Трилобиты расселились по всем морям и океанам кембрийской Земли.

Однако время шло. Огромной чередой провалились в прошлое миллионолетия кембрия. Прошла никем и ничем не омрачаемая пора благоденствия трилобитов. Хитрый и страшный противник заставил взяться трилобитов за оборону.

В верхнекембрийских отложениях ученым удалось разыскать интересные трубочки с перегородками. Специалисты-палеонтологи сразу определили их как остатки далеких предков многочисленных групп головоногих моллюсков – цефалопод, ставших соперниками трилобитов за господство в ордовикских и силурийских морях.

Итак, на рубеже кембрия и ордовика на сцене борьбы за существование дебютировала новая группа организмов, аналогов которой по строению, способу питания и образу жизни в истории Земли еще не было. Эти животные обладали легкими обтекаемыми раковинами, разделенными перегородками на многочисленные воздушные камеры. Совершенные органы зрения, хищные щупальца, быстрота передвижения в толще воды оказались одними из главных преимуществ. Не исключено, что древние головоногие, как и современные осьминоги и каракатицы, могли изменять окраску тела в целях маскировки. Совершенные «боевые машины», осваивая никем не занятую экологическую нишу, вскоре вступили в стадию гигантизма. В отложениях нижнего ордовика часто встречаются раковины таких моллюсков в один–полтора метра длиной. Известны даже трех– и четырехметровые колоссы.

Мы оставили наших трилобитов в конце кембрия с их новыми врагами. Простые изящные кембрийские «триеры» были не в состоянии противостоять головоногим. Вымирают гигантские парадоксидесы (Paradoxides), холмии (Holmia), оленусы (Olenus), оленеллусы (Olenellus) и многие другие.

Однако на этом история трилобитов не кончается. Многие роды исчезли, но в целом процветавшая группа не понесла решающего урона. Появились новые виды, роды, семейства, представители которых были более подготовлены к начинающейся войне, нежели их кембрийские родственники.

Если посмотреть на типичных ордовикских трилобитов и сравнить их с более ранними, легко заметить изменения их внешнего облика. Головные щиты стали высокими и прочными, отдельные хвостовые сегменты слились в сплошную броню, и эти хвостовые щиты увеличились в размерах. Появилась способность свертываться, укрывая от врагов мягкое брюхо и подставляя под удары известково-хитиновый панцирь. У некоторых форм при свертывании хвост соединялся с головным щитом при помощи специального замка, представляющего собой систему углублений и выступов.

Наряду с этими бронированными существами конечно же были и другие формы, облегченные и совсем миниатюрные, напоминавшие замысловатую елочную игрушку. Их образ жизни был достаточно хорошей защитой от хищников. Возможно, они обитали в густых зарослях морских водорослей или в щелях каменистого дна.

Силур. Жизнь в морях этого периода бьет ключом. Обилие животного корма создало небольшую передышку. И у трилобитов, и у головоногих разнообразие форм было еще очень велико, хотя общая численность их остатков в слоях пород силурийского возраста начинает снижаться. Именно в силуре по трилобитам, как впрочем, и по хищным головоногим с крупной прямой наружной раковиной, был нанесен последний, завершающий удар: появились хордовые.

Строго говоря, окаменелые остатки хордовых встречаются и в более древних отложениях. Но, судя по всему, именно в силурийском периоде эти животные распространились достаточно широко. Теперь трилобиты, защищенные настолько, чтобы не очень часто попадать в меню своих противников, не могли составить им достойной конкуренции в добыче пищи. Узость специализации сделала дальнейшую эволюцию невозможной.

Девон – «век рыб». Гибкий позвоночник, крепкие челюсти, высокая маневренность сделали их доминирующей группой животных. Трилобиты стали совсем редкими.

В каменноугольных и пермских отложениях изредка можно встретить разрозненные кусочки панциря мелких трилобитов, относящихся к немногочисленным родам. На границе с триасом и эта паутинка оборвалась. Группа, когда-то заполонившая все моря Земли, царившая над всей биотой, закончила свое существование.