ПАЛЕОНТОЛОГИЯ РОССИИ
ГЛАВНАЯ |
ЭВОЛЮЦИЯ |
ПРЕДЛОЖЕНИЯ |
КОНТАКТЫ |
О НАС
ПУБЛИКАЦИИ
Историю Земли делят на два неравных по продолжительности этапа: криптозой - время скрытой жизни, и фанерозой - время явной жизни (от греческих слов "криптос" - скрытый, "фанерос" - явный и "зое"-жизнь). Из 4,5 млрд. лет геологической истории на фанерозой приходится только около 0,5 млрд. последних лет.
Биогенные ("рожденные жизнью") породы криптозоя - строматолитовые известняки, углистые сланцы, осадочные руды - содержат многочисленные остатки и продукты жизнедеятельности древних бактерий, но тела организмов (то есть сами бактериальные клетки) в этих горных породах, естественно, не видны невооруженным глазом, отсюда и название криптозоя. В фанерозойских биогенных породах присутствуют видимые остатки многоклеточных организмов- тела, фрагменты тел, следы жизнедеятельности. Фанерозойский этап истории Земли подразделяется натри эры, которые, в свою очередь, состоят из периодов. Каждая эра характеризуется преобладанием определенных групп организмов. Около 540 млн. лет назад началась палеозойская эра - время древних морских беспозвоночных, рыб и первых земноводных. Мезозойская эра, начавшаяся около 250 млн. лет назад, считается временем пресмыкающихся, в том числе динозавров. Эра, в которой мы живем, называется кайнозойской, это время млекопитающих. Она началась 65 млн. лет назад.
Границу между криптозоем и фанерозоем проводят по началу кембрия, самого древнего периода палеозойской эры (а потому криптозой называют еще и докембрием). Дело в том, что именно в нижнекембрийских отложениях - впервые в палеонтологической летописи - появляются минеральные скелетные остатки многоклеточных животных (раковины, панцири и др.). Среди них можно узнать представителей как ныне существующих типов беспозвоночных- кишечнополостных, губок, брахиопод, моллюсков, иглокожих, червей, членистоногих, - так и вымерших. Очевидно, что у разнообразных и высокоразвитых раннекембрийских животных должны быть предки. Где же в таком случае их ископаемые остатки? От Австралии до Архангельской области В 1908 году в докембрийских отложениях Намибии (Южная Африка) немецкие геологи нашли отпечатки мягких тел, которые немецкий палеонтолог Г.Пфлюг назвал впоследствии "петало-намы" - листья из Намибии. Тогда возраст находок был определен как кембрийский, поскольку считалось, что самые древние органические остатки в палеонтологической летописи появляются только начиная с нижнего кембрия. Сейчас понятно, что найденные в 1908 году окаменелости совершенно не похожи на нижнекембрийские. Помимо того, что они представлены исключительно отпечатками мягких тел, без каких-либо следов раковин или панцирей, они гораздо крупней кембрийских ископаемых и отличаются весьма своеобразным строением (о чем мы расскажем ниже). В начале 30-х годов XX века австралийский исследователь Реджинальд Сприг в местечке Эдиакара (Южная Австралия) обнаружил отпечатки мягкотелых многоклеточных организмов. К середине века коллекция, собранная в Эдиакаре, насчитывала уже несколько сотен отпечатков, которые интерпретировались как ископаемые остатки медуз, морских перьев и червей. Первым предположил, что возраст "эдиакарской фауны" древнее кембрийского, австралийский палеонтолог Мартин Глесснер. Позднее похожие отпечатки бесскелетных организмов нашли в докембрийских отложениях Европы, Азии и Северной Америки. В 1952 году академик АН СССР Борис Сергеевич Соколов установил существование венда - особого периода, предшествовавшего кембрийскому, где "впервые заняла свое истинное геохронологическое положение и так называемая эдиакарская фауна бесскелетных Metazoa (многоклеточных животных. - Примеч. авт.), первоначально считавшаяся кембрийской Вендский период (венд) назван по имени древнейшего славянского племени вендов (или венедов), обитавших к югу от Балтийского моря" (Б.С.Соколов. Очерки становления венда. М.: КМКЛтд, 1997). По мере накопления материала укреплялось мнение, что вендские организмы представляли собой нечто совершенно особое. Для них трудно было подыскать место в существующей системе многоклеточных. Их пытались сравнивать даже с лишайниками и гигантскими многоядерными одноклеточными. Многим исследователям они казались настолько непохожими на фанерозой-ских животных, насколько были бы не похожи на землян жители других планет. Немецкий палеонтолог Адольф Зейлахер выделил эти существа в отдельное царство "вендобионты" (то есть обособил их от всех других организмов). На территории бывшего СССР вендские окаменелости известны на Украине, в Архангельской области, на Урале и в Сибири. Первое местонахождение с отпечатками вендских организмов в Архангельской области на побережье Онежского полуострова, вблизи деревни Сюзьма нашел в 1972 году студент В.А.Степанов. Его исследовала экспедиция Геологического института АН СССР под руководством Б.М.Келлера. В 1977 году М.А.Федонкин и Н.В.Бочкарева нашли отпечатки вендских организмов на Зимнем берегу Белого моря. С тех пор в Архангельской области была выявлена самая представительная в мире ассоциация вендских организмов и описаны десятки новых видов. Мощность вендских отложений здесь составляет около 1000 м, и состав ископаемых изменяется по разрезу. В нижних слоях находят отпечатки, такие же, как в докембрийских отложениях Намибии, в средних - аналогичные остаткам из древних толщ Англии и Ньюфаундленда, а в верхних - подобные южноавстралийским. Отпечатки из Архангельской области (их фотографии вы видите на этих страницах) - пока лучшие в мире по сохранности, поскольку в тонко-зернистых вмещающих породах отпечатались мельчайшие детали строения вендских организмов. Как образовались и почему сохранились вендские окаменелости Основная отличительная особенность вендских окаменелостей в том, что они представлены только отпечатками. Вендские животные еще не "умели" строить минерализованные раковины или панцири; их тела состояли только из мягких тканей, как у современных медуз или слизней. Правда, не исключено, что у некоторых из них был достаточно плотный кожистый наружный покров. Большая часть местонахождений вендских окаменелостей обнаружена в песчано-глинистых морских отложениях, сформировавшихся на прибрежном мелководье. Захоронение вендских организмов связывают с катастрофическим накоплением осадков. Например, образовавшееся в результате шторма или подводного оползня му-тьевое облако накрыло участок морского дна. Все, что находилось на грунте- животные, их следы, мертвые тела, - оказалось мгновенно погребенным под толщей песка. Отпечатки, которые сохранились до наших дней, сформировались на подошве этого нового слоя песчаного осадка. Среди них различают негативные и позитивные- соответственно, вдавленные в слой и возвышающиеся над его поверхностью. От следов или вмятин от тел на грунте получились отпечатки, возвышающиеся над поверхностью слоя или выраженные в "позитивном рельефе". Таким образом, позитивный отпечаток- слепок с нижней стороны лежавшего на дне тела. Негативный отпечаток вдавлен в поверхность слоя. Это - слепок с верхней стороны захороненного и сдавленного под тяжестью осадка тела. Вероятно, в его рельефе зафиксированы не только топография наружной поверхности, но и какие то элементы внутреннего строения. Поскольку разные части тела имели разную плотность и разлагались с различной скоростью, на отпечатке образовались впадины и выступы, отвечающие соответственно более и менее стойким участкам. В фанерозойских осадочных породах отпечатки мягкотелых животных встречаются очень редко. Органические остатки, лежавшие на дне или в толще еще рыхлого осадка, съедали падальщики, а отпечатки разрушали биотурбаторы (животные, зарывающиеся в осадок). Почему же сохранились вендские мягкотелые? Ученые объясняют это неповторимыми особенностями вендской среды. В экосистемах того времени практически отсутствовали биотурбаторы и хищники, измельчавшие пищу. Отмершая органика подвергалась только микробному разложению. Мир венда Земля в позднем докембрии была не такой, какой мы ее знаем. Сутки были почти на три часа короче, зато дней в году было больше: целых 420. Материки располагались иначе, чем сейчас; на суше было меньше рек, зато больше временных пересыхающих ручьев; вместо почвы -только голые скалы и шлейфы каменных обломков; атмосфера и вода океанов содержали меньше кислорода и больше углекислоты. В биосфере венда главенствовали микроорганизмы: дно обширных мелководных морей и низменные участки суши покрывали ковры бактериальных матов, кое-где колыхались леса лентовидных водорослей. Вода морей и океанов была мутной - ее некому было фильтровать; минеральные осадки и россыпи органического детрита накапливались на дне тонкими чередующимися слоями - их некому было перемешивать. Благодаря жизнедеятельности микробиальных и водорослевых сообществ к позднему докембрию первичная атмосфера Земли обогатилась свободным кислородом. Стало возможным возникновение и развитие многоклеточных животных. Их первое широкое распространение связывают с лапландским оледенением (670-620 млн. лет назад). Это было великое оледенение; тогда, по мнению ученых, в море льды заплывали даже в тропическую зону, а суша была покрыта ледниками едва ли не полностью. После окончания ледниковой эпохи сообщества живых существ включали не только микроорганизмы и водоросли, но и многоклеточных животных. Среди этих мягкотелых созданий встречались гиганты, достигавшие в длину полутора метров, и совсем малютки, не более 2-3 мм. Одни плавали или парили в толще воды, другие жили на дне: прикреплялись к нему, свободно лежали или ползали (рис. 1). Как выгладят вендские отпечатки и что из этого следует Основной вопрос, который мучает палеонтологов, когда приходится сталкиваться с новой "непонятной" окаменелостью: "На что это могло быть похоже?" Вендские отпечатки - "непонятные", и к тому же их практически не с чем сопоставить, так как в геологической летописи мягкие тела сохраняются редко. Допустим, на отпечатке видны какие-то элементы поверхности исходного тела, внутренние органы, следы разложения и деформаций, которые сопровождали превращение мягкого тела в окаменелость. Но попробуйте, например, восстановить изначальный внешний вид и внутреннее строение хорошо раздавленного таракана, руководствуясь исключительно тем, что осталось на полу, при условии, что вы в жизни не видали членистоногих! Тем не менее палеонтологи находят общие черты строения у вендских и у сравнительно "понятных" фанерозойских беспозвоночных. Вендских, также как и современных многоклеточных животных, делят на две большие группы: радиально-симметричные {Radiata) и двусторонне-симметричные (Bilateria). Радиально-симметричные объекты обладают осью симметрии, проходящей через центр, так что тело переходит само в себя при повороте на некоторый угол. Сколько раз объект отобразится сам в себя при полном обороте вокруг центра - таков будет порядок его симметрии. К современным радиатам относятся медузы, коралловые полипы и гребневики. Двусторонне-симметричные объекты обладают плоскостью симметрии, относительно которой правая и левая половины тела зеркально симметричны (например,человек двусторонне-симметричен, если в руке нет сумки). К настоящему времени в мире описаны десятки, если не сотни родов вендских многоклеточных животных. Но поскольку объем статьи ограничен, мы расскажем лишь о некоторых, наиболее интересных, представителях "вендской фауны", с которыми нам довелось встречаться на местонахождениях Архангельской области. Немианы и "трехрукий"
Среди радиально-симметричных форм наиболее примитивными считаются формы с осью симметрии бесконечно большого порядка. Самая характерная из них - немиана {Nemiana simplex) (фото 1). Округлые отпечатки с простым концентрическим строением обычно образуют плотные скопления на нижней поверхности пласта. Предполагается, что эти отпечатки оставили животные с просто устроенным, мешковидным телом, похожие на ныне живущие коралловые полипы. Для вендской биоты обычны формы с осью симметрии третьего порядка, которая у фанерозойских беспозвоночных встречается крайне редко. В Архангельской области легко встретить трибрахидиум (Tribrachidium heraldicurri) (фото 2). Отпечаток трибрахи-диума, напоминающий трехлучевую свастику, очень эффектен, недаром его видовое название - "геральдический". "Трибрахидиум" означает "трехрукий": три спирально закрученные "руки" расходятся от центра под равными углами. На самом деле это не конечности, а отпечатки каналов пищеварительной системы. Многочисленные тонкие валики между ними - бороздки на наружной поверхности тела животного, в которых могли располагаться пищесобирающие реснички. Трибрахидиум считается прикрепленным животным, по организации близким к кишечнополостным. Он неподвижно сидел на дне. Только слегка шевелились реснички, которые улавливали из воды мелкие органические частицы и перегоняли их от периферии в центр ко рту - возможно, даже к трем ртам.
Симметрия зеркального отражения Для большей части известных вендских двусторонне-симметричных отпечатков характерно как бы сегментированное строение. "Как бы" - потому, что сегмент фанерозойских поперечно-расчлененных животных (червей и членистоногих) занимает всю ширину тела, таким образом, левая и правая его половины зеркально симметричны относительно продольной оси тела. У вендских поперечно-расчлененных животных половинки "сегментов" (эти полусегменты называют изомерами) всегда немного сдвинуты друг относительно друга вдоль продольной оси отпечатка. Такой сдвиг можно охарактеризовать симметрией скользящего отражения (например, подобной симметрией обладает косичка из трех прядей). На эту важнейшую особенность строения некоторых вендских животных впервые обратил внимание М.А.Федонкин в 1983 году. В строении неколониальных беспозвоночных фанерозоя симметрия скользящего отражения не распространена. Вендских же поперечно-расчлененных животных много. Их относят к особому типу беспозвоночных - проартикуляты {Proarticulata), существовавшему только в докембрии. Всего описано около полутора десятков родов проартикулят.
Древнейший желудок планеты
Дикинсония (Dickinsonia costata, D.sp.) (фото 3,4) - один из самых известных и распространенных родов проартикулят. На отпечатках отчетливо видна ось, разделяющая изомеры. Различаются передний и задний концы отпечатка: к переднему концу приурочен единственный непарный изомер,окруженный слева и справа загибающимися вперед парными изомерами. Размер изомеров уменьшается в направлении заднего конца отпечатка, так что задние изомеры в несколько раз короче передних. Видимо, точка роста располагалась на заднем конце тела. В одном из местонахождений Зимнего берега Белого моря было собрано около двух десятков отпечатков дикинсонии уникальной сохранности: со следами желудочно-кишечного тракта (фото 4). Самая крупная в мире дикинсония, длиной 1,5 м, происходит из Эдиакары. А на Зимнем берегу Белого моря найден экземпляр длиной более полуметра. Передвигались - значит, животные Ергия (Yorgia waggoneri) (фото 5) - еще один представитель проартикулят. Отпечатки ергий - округлые или слабо удлиненные, с более широким передним и приостренным задним концами. К переднему концу приурочена нерасчлененная область отпечатка. Расчлененная область состоит из первого непарного изомера, который крупнее других и резко выдается на противоположную сторону, и последующих парных, разделенных срединной осью отпечатка.
Одно из наиболее интересных местонахождений ергий, которое так и было названо "Ергиевый пласт", расположено на Зимнем берегу Белого моря. На подошве этого пласта песчаника были найдены скопления одинаковых по форме и размерам отпечатков ергий, образующих цепочки. Самая длинная цепочка (4,5 м) состоит из шестнадцати отпечатков. Практически в каждой цепочке есть один отпечаток, отличающийся от остальных резким и грубым рельефом поверхности. Он вдавлен в подошву пласта, в то время как все остальные отпечатки, с очень тонким рисунком рельефа поверхности, слегка над ней возвышаются (резкий отпечаток был оставлен выпуклым телом, остальные же соответствуют вмятинам на грунте - вот пример позитивных и негативных отпечатков, о которых говорилось выше). Все отпечатки в цепочке ориентированы нерасчлененной областью по ходу движения, причем резкий отпечаток, если он присутствует, - всегда впереди (фото 6). Поскольку отпечатки каждой цепочки одинакового размера, очевидно, что все они относятся к одному экземпляру животного. По-видимому, единственный резкий отпечаток - это слепок тела ергии, а все остальные - слепки ее следов.
Возможно, ергии питались органическим детритом и бактериями, которые плотной слизистой пленкой покрывали отдельные участки морского дна. Животное, брюшная сторона тела которого была покрыта чем-то похожим на мерцательный эпителий (поверхностная ткань, несущая подвижные реснички), опустившись на дно, выедало под собой участок субстрата: реснички захватывали и перемещали ко рту органические частицы. Потом оно переплывало на другое место... После того как участок морского дна, на котором паслись животные, был засыпан осадком, их следы смогли сохраниться благодаря плотной органической пленке, на которой они были "выгравированы". Находки из Ергиевого пласта имели огромное значение. Несмотря на столетнюю историю изучения вендских отпечатков, до последнего времени не было удовлетворительного ответа на вопрос, кем были вендские организмы - растениями, животными, грибами или же принадлежали иному, не дожившему до наших дней царству. Большинство исследователей считало их многоклеточными животными, возможно, лишь из-за внешнего сходства отпечатков с некоторыми беспозвоночными. Но цепочки следов, которые заканчиваются отпечатками оставивших их существ, окончательно доказывают, что по крайней мере некоторые венд-эдиакарские организмы были настоящими многоклеточными животными, в отличие от растений, - подвижными. Хотя, конечно, такой способ питания - соскребание верхней пленки субстрата всей брюшной поверхностью тела - необычен для крупных фанерозойских животных. Особую группу составляли двусторонне-симметричные нерасчлененные животные. Следы драмы Кимберелла (Kimberella quadrata) (фото 7) обладала плотным покровом, возможно, неминерализованной раковиной, и передвигалась с помощью крупной мясистой ноги. Поверхности слоев песчаника, на которых встречаются отпечатки кимберелл, обычно покрыты тонкими валиками, сгруппированными в веерообразные скопления, иногда отходящие непосредственно от отпечатка. Скопления валиков считают следами питания этих животных (валик - слепок с борозды на грунте): кимбереллы поедали покрывавшую дно детрито-бактери-альную пленку, выскребая на ней хоботком или щупальцами тонкие бороздки. Похожим образом питаются многие современные моллюски. В ротовой полости моллюсков есть специальный орган -терка, или радула, представляющая собой ленту, на которой рядами расположены зубчики. При помощи зубчиков терки моллюски соскабливают пищу. Например, следы радулы улиток можно увидеть на стенке аквариума, покрытой водорослевой пленкой. Внешним видом и уровнем организации кимберелла, скорее всего, напоминала брюхоногого моллюска.
На фото 8 запечатлен момент гибели трех кимберелл, заживо засыпанных песчаным осадком. Пытаясь спастись, животные ползли, упираясь в грунт и оставляя за собой след в виде вала из выдавленной глины. Этим трем так и не удалось выбраться, поскольку на конце каждого следа остался отпечаток тела. В центральной части фото виден один целый след. Под толщей осадка животное сумело проделать путь, раза в четыре превышавший длину тела. Для этого надо было обладать мощной мускулатурой. Петалонамы - перистые формы
Петалонамы часто сохраняются в виде сложных трехмерных отпечатков. В своей организации они сочетают признаки радиально-лучистых ископаемых (обладают центральной осью симметрии) и проартикулят (структурные элементы всегда располагаются в чередующемся порядке). Главная часть отпечатка петалонамы - "перо", состоящее из многочисленных маленьких "перышек". Встречаются двух-, трех-и четырехлопастные перья (фото 9). Вниз от пера у многих петалонам отходил стебель с прикрепительным образованием грушевидной или диско-видной формы на конце. Петалонамы были широко распространены в вендских морях. Хотя отпечатки их "перьев" встречаются довольно редко, прикрепительные диски, скорее всего принадлежавшие этим животным (Cyclomedusa, Ediacaha и др.) (фото 10), - самые обычные члены вендских ископаемых сообществ. Киндер-сюрприз из докембрия На сегодня из петалонам, наверное, наиболее хорошо изучен вентогирус (Ventogyruschistyakovi) (фото 11). Для него удалось пронаблюдать взаимоотношение частей объемного отпечатка. Яйцевидное тело вентогируса состояло из трех одинаковых долей, разделенных продольными перегородками. От каждой продольной перегородки отходило два ряда поперечных перегородок нескольких порядков. Камеры, образованные продольными и поперечными перегородками,располагались по принципу зеркального отражения. Осевая часть тела была обособлена в форме трехгранной призмы. На поверхностях продольных перегородок и осевой призмы сохранились отпечатки сложной разветвленной системы проводящих сосудов. Яйцевидная форма, отсутствие каких-либо образований для прикрепления и внутренняя организация придают вентогирусу сходство с современными гребневиками. Осевая структура в виде трехгранной призмы, по-видимому, отвечает пищеварительной полости животного, на заостренном конце ее располагалось ротовое отверстие. По сосудам распределительной системы передвигались питательные вещества. Наружную поверхность тела, вероятно, покрывали реснички, при помощи которых животное плавало. Три больших поля вблизи аборального конца (противоположного ротовому) могли нести щупальца.
Единственное резкое отличие вентогируса от гребневиков - в порядке радиальной симметрии. Все современные и ископаемые гребневики -животные с неполной четырехлучевой или нормальной двухлучевой симметрией. Сравнивать вендские существа с современными и ископаемыми беспозвоночными трудно - слишком они непохожи. Но если мы не находим вендские формы в фанерозое, это вовсе не означает, что их не было. Может быть, они не сохранялись в ископаемом состоянии или сохранялись, но в таком виде, что мы еще не понимаем, где и как их искать. А возможно, раковины и панцири настолько изменили внешний облик фанерозойских потомков вендских животных, что мы их пока не узнаём. Здесь многое решает случай. Нужны новые находки. Если кто-то удачливый найдет, а потом кто-то догадливый сообразит и сопоставит, то сразу станет ясно: вот они, потомки! | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
