text:
АКАДЕМИЯ НАУК СССР
Ответственный редактор академик Б. С. Соколов
Рецензенты:
д-р биол. наук В. Н. Шиманский канд. геол.-мин. наук М. А. Федонкин
Введение
В истории развития жизни на Земле было несколько событий, которые можно считать кардинальными. Не говоря уже о самом возникновении жизни, по поводу чего существует множество гипотез, очень важными в истории были:
- переход от прокариот (или безъядерных одноклеточных организмов) к эвкариотам (одноклеточным организмам с ядром);
- переход от одноклеточных организмов к многоклеточным;
- приобретение организмами возможности строить скелет.
Именно об этом последнем событии, произошедшем около 600 млн. лет тому назад, речь в нашей книге. Этот рубеж обычно в специальной литературе называется границей докембрия и кембрия (рис. 1).
Время, с которого организмы начали строить скелет и до нынешнего дня, называют фанерозоем. Именно эта фанерозойская история органического мира изучена наиболее достоверно, так как с момента появления скелетных организмов они стали легко захороняться в породах, и при геологических изысканиях специалисты обнаруживают остатки этих скелетов в больших количествах. Долгое время человечество черпало знания об истории органического мира, как правило только изучая органические остатки из пород фанерозойского возраста.
До последнего времени все курсы палеонтологии и исторической геологии во всем мире были снабжены информацией об эволюции жизни почти исключительно только по фанерозойской истории. Однако чем больше накапливался материал по самым ранним этапам фанерозоя, тем становилось все яснее исключительное богатство фауны начала кембрия. В последние годы стало ясно, что почти вое типы организмов, существующих ныне, существовали и тогда. Естественно, возник вопрос! "А были ли они раньше? И почему мы не находим их остатки в более древних слоях?".
Человеку, оценивающему продолжительность различных явлений в масштабе времени своей жизни, очень трудно воспринимать миллионы и миллиарды лет. Однако для представления о темпах изменений в органическом мире нам придется фактор времени рассматривать именно в таких категориях, как миллионы и миллиарды лет. Сколь велики эти цифры, можно представить себе исходя из некоторых сравнений.
Человечество от момента своего появления на Земле прошло всю свою историю всего чуть более чем за 1 млн. лет, а первая жизнь на Земле появилась более 3 - 3,5 млрд. лет тому назад. Известные всем мамонты давно вымерли, но это было всего лишь около 10 тысяч лет назад, а знаменитые динозавры исчезли с лица Земли около 65 - 70 млн. лет назад.
Рис. 1. Геохронологическая шкала. Справа более детально показан интервал вокруг границы докембрия и кембрия
Но вернемся к границе кембрия и докембрия. Уместно, вероятно, вспомнить, что сегодня понятие "граница докембрия и кембрия" для всех геологов и палеонтологов имеет вполне определенный реальный осязаемый смысл. Это произошло потому, что ученые смогли выработать принцип ее проведения и в настоящее время озабочены лишь выбором наилучшего стандарта в одном из районов мира. Но если вернуться на 20 - 25 лет назад, то картина была совершенно иной.
На специальном симпозиуме в Париже в 1957 г. собрались крупнейшие в мире знатоки стратиграфии и палеонтологии позднего докембрия и раннего кембрия. Было высказано много самых различных вариантов возможного распознания этой границы. Причем более всего говорилось о необходимости учитывать различного рода геологические явления, такие, как угловые несогласия, перерывы, ледниковые отложения, и меньше всего надежд было на палеонтологический метод. Были лишь редкие энтузиасты в лице французов Г. А. Шубера и П. Юпе и американца Г. Виллера, которые призывали отдать должное палеонтологическим данным.
Заключение симпозиума в Париже было крайне пессимистично. В решениях было записано, что симпозиум не считает себя компетентным предложить эталон серии, где вопрос о нижней границе кембрия может быть решен однозначно, и вообще не считает возможным решить этот вопрос хоть в какой-то мере в настоящее время.
Но последующие 10 лет привели к кардинальным изменениям в отношении специалистов к проблеме кембрия и докембрия. В 1962 г. группа совсем молодых советских специалистов из Геологического института АН СССР, проанализировав материал, предположила, что проблема значительно проще, чем она казалась умудренным опытом специалистам.
Во-первых, показали они, только палеонтологический метод может быть использован при решении этой проблемы. И во-вторых, они показали, что существует рубеж, на котором очень многие группы ископаемых приобретают возможность строить скелет, и, таким образом, этот рубеж хорошо распознается и может быть принят за искомую границу. Старшие коллеги говорили, что такая простота решения проблемы свойственна молодости и что, вероятно, дело обстоит, конечно, много сложнее.
В 1966 г. акад. В. В. Меннер писал, что "нет и двух специалистов, которые имели бы но этому вопросу общее мнение" (имеется в виду вопрос о границе кембрия и докембрия), В. В. Меннер очевидно был прав и не прав одновременно. Мнения, действительно, у ученых сильно расходились, но эти молодые специалисты имели тогда безусловно одно мнение. В том же году вышла их совместная монография, а уже в следующем, 1967 г., на Всесоюзном совещании в Уфе по поводу доклада о границе кембрия и докембрия, сделанного этими специалистами, было сказано, что это настолько очевидно, что не стоит ломиться в открытые двери.
Но представления советских исследователей по этому поводу в то время еще не разделяли их зарубежные коллеги. В 1966 г. во время моего пребывания в Англии тогдашний президент кембрийской подкомиссии Международной стратиграфической комиссии Джеймс Стабблфилд, обсуждая результаты исследований, проведенных в СССР, предложил организовать международную экскурсию в Якутию, где находились наилучшие разрезы переходных толщ от докембрия к кембрию. Он считал, что правота выводов, сделанных советскими специалистами, должна быть подтверждена фактическим показом на месте. Скепсис зарубежных специалистов только теперь может быть понят, поскольку в те годы, в том числе и во время Парижского симпозиума, не были известны материалы по Сибири, Монголии, Китаю и Ньюфаундленду. О том, что именно в этих регионах находятся наиболее представительные разрезы, ученые всего мира узнают лишь позднее, в 70-е и 80-е годы.
Серьезной вехой в истории исследований по границе кембрия и докембрия был выход в свет крупной монографии советских специалистов "Томмотский ярус и проблема нижней границы кембрия", В этой книге были описаны многочисленные материалы по Сибири, включая всю древнейшую фауну, и проанализирован существовавший на то время весь мировой материал. Эта работа стала настольной книгой всех исследователей, советских и зарубежных, занимающихся проблемой границы кембрия и докембрия. Именно в этой работе были сформулированы все основные теоретические положения, положенные позднее в основу решений Международной рабочей группы по границе кембрия и докембрия, созданной в 1972 г. в Монреале на Международном геологическом конгрессе по инициативе академиков В. В. Меннера, Б. С. Соколова и проф. М. Глесснера. Пройдет еще более 10 лет, и эту книгу переиздадут в США, и зарубежные специалисты будут называть ее "наша библия".
Начиная с 1973 г., когда Международная рабочая группа впервые посетила сибирские разрезы, была проделана огромная исследовательская работа как самой Рабочей группой, так и национальными рабочими группами. В 1979 г. в Кембридже и в 1983 г. в Бристоле были подведены итоги и сформулированы основные принципы проведения границы. Уровень стал всем ясен, и осталось выбрать эталонный разрез. А претендентов после долголетней селекции осталось только три: Сибирь, Ньюфаундленд и Китай. Но, как понимает читатель, выбор эталона - это уже задача, далеко выходящая за рамки просто научной задачи. При выборе стратиграфических эталонов играют роль различные мотивы, такие, как доступность, сохранность и т. д.
В заголовке книги приведена цифра 600 млн. лет тому назад. Но читатель должен отнестись снисходительно к этой цифре, так как до сих пор не очень ясна реальная абсолютная датировка границы кембрия и докембрия, и разница в представлениях составляет до 70 млн. лет, а может быть, и даже несколько больше.
В наиболее известных последних учебниках, сводках и руководствах была принята цифра 570 млн. лет. Но это некое усредненное представление, которое скорее отражает наше временное восприятие этого рубежа, чем реальное положение вещей.
Самым сложным моментом в датировке границы кембрия и докембрия было то, что цифры, полученные по породам, реально находящимся на границе кембрия и докембрия, в классических разрезах Сибири признавались недоброкачественными и действительно составляли 520 - 530 млн. лет, что обычно считалось уже низами среднего кембрия. Другие же значения, близкие к 570 - 550 млн. лет, как правило, были получены из пород, стратиграфическое положение которых было недостаточно хорошо доказано.
Долгое время на основании исследований верхов юдомия (венда), непосредственно подстилающего томмотский ярус кембрия, существовала тенденция к удревнению возраста границы. Ряд исследователей считали, что граница проходит где-то в пределах 600 млн. лет.
Однако в самое последнее время стали развиваться две совершенно противоположные тенденции. По материалам из Китая, где также находится один из лучших разрезов переходных толщ от докембрия к кембрию, китайские и австралийские ученые стали получать цифры более 600 млн. лет, причем относящиеся уже даже к относительно более молодым отложениям, чем томмотские. Эти данные были получены с помощью самых современных радиоизотопных методов (Rb/Sr) и вызвали полную растерянность среди исследователей. Правда, вскоре к этим цифрам стали относиться более скептически, ставя под сомнение методическую сторону исследований.
Самые последние опубликованные результаты несколько более обычны. Для аналогов томмотского яруса приводятся значения 602±15 млн. лет, а для атдабанского - 568 - 573±7 - 32 млн. лет.
В то же самое время группа исследователей во главе с французским ученым Ж. Одэном стала доказывать, что граница кембрия и докембрия проходит в пределах 530 - 540 млн. лет. Ж. Одэн и его коллеги вернулись снова к старому методу определения возраста К/Ar по глаукониту (минерал из группы слоистых силикатов), "реанимировали" его, показав, что при соблюдении определенных условий этот метод может давать очень точные результаты.
Не вдаваясь в обсуждение самого метода, отметим, однако, что материал, использованный Ж. Одэном, со стратиграфической точки зрения вызывает большие сомнения. В большинстве случаев, если не во всех приводимых этой группой исследователей, невозможно доказать, что определения относятся к отложениям собственно пограничных отложений верхов венда и томмотского яруса. Более того, датировки, приводимые этими исследователями, говорят скорее о возрасте крупных тектонических перестроек, которые происходили в послетоммотское время на обширных территориях Северной Европы и, естественно, не могли не повлиять на смежные регионы. А именно данные по Европе и Северной Африке лежат в основе рассуждений Ж. Одэна и его коллег.
Таким образом, сегодня вопрос о реальной датировке границы кембрия и докембрия, как и прежде, остается нерешенным. Цифра 570 не была поколеблена, но и цифра 600 с той же степенью достоверности (или, вернее, недостоверности) может быть принята. Сегодня лишь ясно, что цифры 630 - 650 указывают уже заведомо на венд (таких данных вполне достаточно), а цифры 540 - 530 - на кембрий (и таких данных тоже уже весьма достаточно).
Я обсуждаю здесь ситуацию с датировками границы кембрия и докембрия не только потому, что было бы интересно знать точную цифру, но и для того, чтобы показать еще раз, что калибровка стратиграфических подразделений и определение границ с помощью геохронологии ("абсолютного возраста") не может быть произведена. Все цифры абсолютного возраста нужны нам лишь для того, чтобы прикинуть временной масштаб явлений в истории Земли и органического мира, которые мы обсуждаем.
Глава I. Первые 3-4 миллиарда лет
Итак, начнем все сначала. Еще лет 60 - 70 назад представления о возрасте Земли и времени образования жизни были таковы, что речь шла всего лишь о первых сотнях миллионов лет. Однако в связи с бурным развитием ядерной физики и изотопной геохронологии, т. е. с появлением возможности определения абсолютного возраста горных пород, мы стали получать данные о более древнем возрасте пород Земли. В последние два десятилетия сложилось устойчивое представление о том, что наиболее достоверные цифры, полученные по породам, составляют несколько более 3,5 млрд. лет. Но вот совсем недавно австралийскими учеными были получены цифры более 4 млрд. лет. Сегодня господствует представление об образовании Земли 4,5 млрд. лет тому назад.
Параллельно с годами и возраст древнейших находок жизни все увеличивался. Сегодня это уже более 3 - 3,5 млрд. лет тому назад. А что скажут ученые завтра? А послезавтра?
Следует, однако, заметить, что те находки органических остатков, возраст которых приближается к 3 млрд. лет, представлены организмами, хотя и очень примитивными, но, возможно, уже использующими в своем жизненном цикле кислород. С другой стороны, несмотря на многообразие представлений о механизме возникновения жизни, все современные исследователи более или менее едины в представлении о том, что атмосфера, в которой зародилось живое, была, безусловно, бескислородной. И, таким образом, возникает мысль о том, что жизнь зародилась заведомо ранее 3,5 млрд. лет, т. е. до появления кислородпотребляющих и кислородвыделяющих организмов.
Итак, 3 - 3,5 млрд. лет тому назад в атмосфере, вероятно, присутствовал кислород. Однако обычно считается, что в то время содержание кислорода составляло менее 0,1% от современного его содержания в атмосфере, Но ряд исследователей, занимающихся изотопией таких элементов, как сера и углерод, в древних породах архея и протерозоя, предполагают, что процент содержания кислорода в атмосфере был значительно выше.
Советский исследователь В. И. Виноградов прямо пишет: "Детальное, насколько это возможно, изучение изотопного состава серы и углерода в архейских метаосадочных породах показывает сходство изотопного состава сульфатной серы и карбонатного углерода с фанерозойскими и современными осадками. Это служит убедительным доказательством принципиальной неизменности условий осадконакопления в течение всей геологической истории планеты. В свою очередь, это означает, что газоводная оболочка Земли в ее современном виде (составе) тоже существует свыше 3500 млн лет. И столь же длительное время существует биосфера, и активность ее по отношению к круговороту циклических элементов остается практически постоянной.
Наиболее сложно представить себе, в каких формах была архейская биосфера и как достигался ее высокий уровень активности. Сегодня на эти вопросы трудно ответить даже гипотетически. Во всяком случае, ответ на них должен быть связан с коренным пересмотром современных представлений".
В этой связи интересно, что группа ученых Сибирского отделения АН СССР во главе с Ю. П. Казанским пришла к близкому заключению, но совершенно на другой основе. Они исследовали газовые включения в древних породах. Вывод - в архее кислорода было уже очень много, а в протерозое состав атмосферы практически уже одинаков с современным.
Однако многие исследователи полагают, что находки так называемых строматолитов, образованных бактериями и синезелеными водорослями, не позволяют утверждать существование продуцентов кислорода. С их точки зрения, синезеленые водоросли (и, конечно уж, бактерии) использовали фотосистему, при которой CO2 + 2Н2 → CH2O + H2O + 2S. И, таким образом, находки этих организмов в древнейших толщах не противоречат наличию в то время восстановительных условий в присутствии сульфидов.
В конечном итоге все исследователи приходят к мысли о насыщении атмосферы кислородом, но разным ученым представляется, что это произошло на разных этапах истории Земли. Однако существенных противоречий в том, что водная оболочка Земли возникла в результате дегазации мантии, нет. Проблема лишь в том, что одни считают, что дегазация мантии происходила более или менее постепенно, другие - достаточно быстро и очень давно. Одни считают, что это произошло ранее 3,5 млрд. лет, а другие - в интервале 4,6 - 2,5 млрд. лет.
На сегодняшнем уровне наших знаний кажется достаточно очевидным, что существует два основных источника кислорода. Первый из них - это вода, в результате диссоциации которой, под влиянием ультрафиолетовых лучей, образуется водород и кислород. Водород в основном уходит в космос, а более тяжелый кислород остается.
Второй источник - это фотосинтез. В течение времени, естественно, второй источник стал несоизмеримо более существенным.
Следовательно, для нас очень важны два момента в истории Земли. Момент появления больших масс воды, который мы можем в грубых чертах считать и моментом появления свободного кислорода, и момент появления фотосинтезирующих организмов, который опять же с определенными допущениями можем считать моментом, с которого началось резкое увеличение свободного кислорода в атмосфере.
Есть целый ряд показателей, которые, по мнению многих исследователей, дают основания думать, что еще 2,5 млрд. лет тому назад кислорода в атмосфере было значительно меньше, чем сейчас. К ним относятся такие показатели, как преобладание FeO в породах над Fe2O3, большая редкость в древних породах глауконита; высокие отношения марганца к железу в докембрийских толщах по отношению к фанерозойским. Но все это говорит лишь о том, что кислорода было меньше, но его могло быть достаточно много.
В. И. Виноградов, конечно, несколько увлекается, говоря о том, что газоводная оболочка Земли в ее современном виде (составе) существует свыше 3500 млн. лет. Если бы это было абсолютно так, то вряд ли мы имели бы ту разницу, которую мы имеем в наборах пород докембрия и фанерозоя. Эта разница породных ассоциаций несомненно связана с эволюцией гидро-, атомо- и биосферы. Но несомненной мне кажется правота В. И. Виноградова в вопросе о том, что если мы находим осадочные породы, а в них остатки синезеленых водорослей, то это является показателем и водной среды и достаточно высокого уровня содержания кислорода.
Рис. 2. График содержания O2 в атмосфере Земли
1 - по Беркнеру и Маршаллу, 2 - по А. Ю. Розанову
Итак, вернемся снова к фактам. Древнейшие строматолиты имеют возраст около 3,5 млрд. лет, следовательно, уже в это время процесс накопления свободного кислорода, вероятно, идет уже очень быстрыми темпами. Пока трудно оценить содержание кислорода в цифрах, но характер кривой увеличения его в атмосфере (рис. 2) несомненно должен быть иным, чем тот, который обычно принято рисовать согласно представлениям Беркнера и Маршалла.
Точно так же мне представляется, что точка Пастера (1% О2 от современного содержания) должна быть резко смещена к уровню как минимум 2,2 - 2,5 млрд. лет, а точка Беркнера - Маршалла (10% O2 от современного содержания) - к уровню 1,8 - 2,0 млрд. лет.
Итак, находки самых древних ископаемых говорят нам скорее всего о присутствии кислорода в атмосфере, но они же показывают, что среди организмов присутствуют, вероятно, пока только прокариоты.
Момент появления ядерных организмов, т. е. эвкариот, установить очень трудно. Читатель вправе спросить - почему? Это происходит потому, что морфологически в ископаемом состоянии первые эвкариоты ничем практически не отличались от прокариот, а выяснить, было ли у организма ядро или не было, на ископаемом материале очень сложно. В многочисленных препаратах, полученных из достаточно древних довендских пород, были обнаружены некие округлые организмы с темными пятнами в центральной части, которые сравнивались с ядрами, и, естественно, было высказано предположение о находках эвкариот. Но достоверность таких утверждений совершенно ничтожна, хотя и опровергнуть их тоже невозможно. Ряд исследователей находят, однако, возможным считать некоторые сферические образования и без темных пятен внутри зелеными и красными водорослями, т. с. настоящими эвкариотами.
Более того, например, американские ученые Ля Берж, Роббинс и Шмидт на основе изучения органических остатков из пород с возрастом около 2 млрд. лет района озера Верхнего приходят к выводу о существовании в это время не только одноклеточных эвкариот, но и более высокоорганизованных организмов. Этот вывод сделан на том основании, что изученные ими органические остатки из кремней и сланцев напоминают зеленые водоросли и пелеты планктонных организмов. Что это значит? А это значит, что уже существуют какие-то планктонные организмы, имеющие пищеварительную систему. Очень интересно и то, что эти находки сделаны в толще железистых кварцитов. Но об этом несколько позже.
Совершенно ошеломляющие данные, которые в настоящее время даже трудно оценить, были получены польским специалистом проф. З. Валенчаком. Он исследовал образцы архейских метаморфических пород и обратил внимание на то, что при применении разных оптических методов в породах наблюдаются "тени" организмов, образованных разнообразными дефектами раскристаллизации. Это дало ему возможность предположить, что, во-первых, многие породы, считавшиеся магматогенными, т. е. происходящими за счет интрузивной или вулканической деятельности, на самом деле являются первично осадочными; во-вторых, З. Валенчак считает, что уровень развития и разнообразия жизни в архее был очень высок. Одни из обнаруженных им организмов по морфологии и размерам чрезвычайно напоминают грибы, другие - водоросли. В этом случае, если это не совершенно необычные и удивительные артефакты, мы должны смириться с мыслью о появлении многоклеточных организмов уже в архее.
З. Валенчак опубликовал результаты своих наблюдений еще в 1981 г., но, поскольку эта работа была напечатана в специализированном минералого-геохимическом сборнике, она, естественно, пока не привлекала внимание палеонтологов и биологов. Однако, если Валенчак окажется прав, мы будем очень скоро свидетелями коренного пересмотра представлений об эволюции живого на Земле. Надо сказать, что в соответствии о представлениями Валенчака находятся результаты работ группы советских ученых, которую возглавлял акад. А. В. Сидоренко, и американца Б. Виндли, Они показали, что в породах глубокого докембрия широко развиты признаки кор выветривания и палеопочв, речных отложений, тиллитов, континентальных красноцветов, моласс и наземного вулканизма. Это предполагает, что геологические процессы, включая процессы выветривания в докембрии, принципиально не отличались от процессов более поздних эпох.
Вопрос о присутствии кислорода в атмосфере обсуждается и в связи с исследованиями характера магнетита в древних породах. На основании отличий абиогенного п биогенного магнетита американские ученые Д. Киршвинк и С. Чанг приходят к выводу о том, что 2,2 млрд. лет тому назад несомненно присутствовал свободный кислород. Однако в породах с возрастом 3,5 млрд. лет им не удалось пока обнаружить признаков биогенного магнетита.
Существует еще один важный комплекс данных, влияющий на наши представления об эволюции кислорода атмосферы. Из докембрия Алтае-Саянской области, а точнее, из отложений, относимых к среднему рифею, были описаны интереснейшие образования, изучавшиеся О. Сосновской. Ею выделена целая группа образований, названных камазиидами. Наиболее вероятно, что в систематическом плане они более всею напоминают кишечнополостных. Однако нахождение кишечнополостных, возраст которых более 1 млрд. лет, очень серьезный факт. Это может свидетельствовать о том, что кислорода тогда было очень много, а температура была не очень высокой.
В этой связи нельзя не вспомнить снова описанную лет 20 тому назад М. А. Лейтесом Udocania problematica из удоканских отложений Сибири, возраст которых может оказаться более 1,5 млрд. лет, и описанные В. Е. Забродиным ходы илоедов из верхнего рифея Урала. Еще в конце 50-х годов академики В. В. Меннер и Б. С. Соколов предположили целентератную, или полихетную, природу удоканий. Позднее многократно делались безуспешные попытки доказать их неорганическую природу. Новый многочисленный материал, полученный и исследованный в последнее время Т. А. Саютиной, позволяет утверждать несомненную органическую природу удоканий. Они представляют собой узкоконические трубки с квадратным поперечным сечением. Длина трубки может достигать нескольких сантиметров. В редких случаях наблюдались короткие пластинчатые образования, идущие от стенок к центру трубки. Удокании обычно встречаются внутри строматолитовых построек.
Все эти находки вызывают острые дискуссии, природа их действительно не очень ясна, но очень важно, что все они являются производными живых организмов и, вероятно, очень высокой степени организации.
Исходя из всех приведенных фактов и соображений, попробуем представить себе в самых грубых чертах общий ход развития органического мира в криптозое (рис. 1) и основных процессов, происходивших в атмосфере и гидросфере.
В результате дегазации Земли образовывалась водная оболочка. Кажется, с этим все согласны. Разница в представлениях состоит в том, сколько ушло на это времени. Но даже сторонники "катастрофической дегазации", вероятно, отводят на нее не менее 0,5 - 1 млрд. первых лет существования Земли, т. е. в течение этого времени шло образование сначала озер, потом морей, а уж позднее и океанов. Однако по представлениям других исследователей процесс дегазации шел "медленнее", и тогда соответственно эволюция озеро→море→океан протекала, возможно, более длительный период.
В такой трактовке эволюции количества водных масс на земной поверхности понятно присутствие в архейских породах речных, озерных и т. п. осадочных образований. Вероятно, вскоре после того, как появились крупные водные бассейны, появились и первые фотосинтезирующие организмы. Это было по меньшей мере 3 - 3,5 млрд. лет тому назад. А уже в интервале времени 3 - 2,5 млрд. лет тому назад могли появиться эвкариоты и даже примитивные многоклеточные организмы.
Возникает естественный вопрос: каким же образом при наличии недостатка кислорода в атмосфере и теоретически расчетных высоких температурах могли существовать и развиваться столь высоко организованные организмы? В отношении расчетных температур вопрос, вероятно, не столь сложен. Достоверные ледниковые образования известны со времени 2,4 - 2,5 млрд. лет тому назад. Естественно, что ледники не могли образовываться при температурах 40 - 45°. Естественно и то, что наличие столь древних ледников приводит нас к выводу о существовании резкой климатической дифференциации в отдельные периоды позднего архея и раннего протерозоя.
Вероятно, именно климатическая дифференциация и создавала многочисленные "оазисы", в которых поступательное усложнение жизни могло осуществляться в темпах, соизмеримых с более поздними, когда свидетельства присутствия жизни становятся все более многочисленными.
Если эти рассуждения верны, то не приходится удивляться находкам удоканий и камазиид в породах с возрастом более 1 млрд. лет.
Теперь вспомним, что удокании и камазииды считаются кишечнополостными или червями или, по крайней мере, группами, близкими к ним.
Очень важным обстоятельством в этих рассуждениях оказывается гигантизм вендо-эдиакарской фауны. Гигантизм, исходя из опыта исследований известных фанерозойских групп, чаще всего свойствен тем группам, которые находятся на стадии завершения своего развития. Правда, М. А. Федонкин предложил и другие объяснения гигантизма некоторых представителей вендо-эдиакарской фауны. Он полагает, что вендские хищники были микрофагами, в связи с чем жертвы могли спастись, только увеличивая в процессе эволюции свои размеры. Кроме того, по аналогии с современными книдариями, которые имеют в тканях симбиотические водоросли, вендские организмы также могли иметь их. М. А. Федонкин допускает, что этот тип симбиоза был одним из самых древних и главных в венде и был распространен значительно шире, чем ныне. "Если это так, - пишет М. А. Федонкин, - то широкая плоская форма, свойственная многим вендским Metazoa, обитавшим в мелководье, способствовала собиранию наибольшего количества света, который необходим для интенсивного метаболизма симбиотических водорослей". В этой связи остается, правда, не ясным вопрос, почему в настоящее время организмы, использующие симбиоз с водорослями, не страдают гигантизмом?
Фауну венда составляли кишечнополостные, черви и другие проблематичные группы, например петалопамы, которые неизвестны затем в фанерозое. Академик Б. С. Соколов предположил, что широкое оледенение, предшествовавшее появлению вендской фауны, было одной из основных причин ее бурной диверсификации. Это верно, очевидно, в том смысле, что именно оледенение таких масштабов способствовало охлаждению "пыла земли" и расширению "оазисов", в которых могла развиваться фауна многоклеточных, и соответственно привело к ее широкой экспансии. В конечном счете именно с этого момента, вероятно, климатические закономерности стали близкими к тем, с которыми мы затем сталкиваемся в фанерозое.
Несколько сложней дело обстоит с кислородом. Наличие железистых кварцитов в толщах архея и раннего протерозоя (3,2 - 1,9 млрд. лет), по мнению многих исследователей, говорит о некоторой недостаточности кислорода в атмосфере по сравнению с современным уровнем. Однако этот недостаток, возможно, не столь велик, чтобы препятствовать развитию таких организмов, как грибы. А упомянутые выше возможные древнейшие кишечнополостные и черви, для которых уровень кислорода должен быть очень высоким, обнаружены в толщах более молодых, чем те, которые содержат железистые кварциты.
Можно, однако, предположить, что картина недостаточности кислорода в атмосфере только кажущаяся. Недостаточность кислорода могла быть только в глубоких (более 100 м) частях водоемов, где и образовывались железистые кварциты. Приповерхностные воды и атмосфера могли иметь значительно большее содержание кислорода. Такой пример дает нам сегодня Черное море, в котором, как известно, глубоководные зоны "заражены" сероводородом. В этой связи можно и дальше пытаться развивать такие соображения и предположить, что время образования железистых кварцитов сопряжено с максимальным увеличением водных масс Земли в результате ее дегазации (т. е. частичным быстрым переуглублением бассейнов),
Глава II. Что было в конце докембрия
Вернемся более подробно к заключительному этапу докембрия - венду. Как отмечал автор вендской системы акад. Б. С. Соколов: "Вендский период завершает собой длительную допалеозойскую историю органического мира Земли". Как же выглядел органический мир в венде, т. е. в эпоху, предшествующую кембрию и вообще палеозою и фанерозою?
Долгое время считалось, что в докембрии практически не было высокоорганизованной жизни. Породы докембрия считались немыми, т. е. не содержащими явных остатков жизни. Именно поэтому период развития Земли от момента образования до 570 - 590 млн. лет тому назад, т. е. докембрий, получил название криптозоя - эры скрытой жизни. Но безжизненность криптозоя и особенно его заключительной стадии - венда (синия, эдиакария) оказалась только кажущейся.
Прежде всего отметим, что в отложениях, следующих сразу за лапландскими и варангерскими тиллитами (т. е. ископаемыми ледниковыми отложениями), обнаружено огромное разнообразие животных и растительных организмов достаточно высокой организации. Знаменитые на весь мир местонахождения европейской части СССР, Австралии и Ньюфаундленда буквально кишат отпечатками необычных животных. По первому открытому и описанному местонахождению в местечке Эдиакара (Южная Австралия) эта ассоциация бесскелетных организмов стала называться эдиакарской фауной. Позднее, когда были открыты еще более богатые местонахождения в вендских отложениях Русской (Восточно-Европейской) платформы, эту фауну нередко стали называть вендо-эдиакарской.
Трудами австралийских ученых Р. Спригга, М. Глесснера, М. Вейд, Р. Дженкинса, немецкого ученого Г. Пфлюга, а также советских ученых Б. С. Соколова, М. А. Федонкина, В. М. Палия и других установлено огромное разнообразие многоклеточных животных в венде. Крупнейшие местонахождения этих остатков известны в Австралии, Канаде, Южной Африке, Сибири, Подолии, на побережье Белого моря. Однако единичные находки известны сейчас почти по всему миру, и количество этих находок все возрастает (рис. 3, 4).
Рис. 3. Бесскелетные ископаемые венда
1 - Charniodiscus, 2/3 натуральной величины, 2 - Charnia, 2/3 натуральной величины, 3 - Inkrylovia, 4 - Pteridinium, 5 - Dickinsonia
Рис. 4. Бесскелетные ископаемые венда
1 - Protodipleurosoma, 3/5 натуральной величины, 2 - Hiemalora, 3/5 натуральной величины, 3 - Tribranchidium, ×2,4, 4 - Albumares, ×3, 5 - Ovatoscutum, ×3,4, 6 - Inkrylovia, 3/5 натуральной величины
По оценкам М. Глесснера (1977), 67% вендской биоты составляют кишечнополостные, около 25% - черви и около 5% - членистоногие. Годом позже сходную оценку давал М. А. Федонкин. Однако уже сегодня М. А. Федонкин полагает, что многие из обнаруженных в венде групп представлены совершенно своеобразными, не имеющими современных аналогов группами.
Основной отличительной особенностью вендо-эдиакарской фауны является то, что она вся представлена только отпечатками. Не следует думать, что скелеты не сохранились в ископаемом состоянии, просто их не было. И хотя некоторые из этих животных имеют размер до 1 м в длину, они состояли из желеподобного вещества, точно так же, как сегодняшние медузы. Не исключено, конечно, что наружный слой этих организмов был достаточно плотным, "кожистым" и несколько более плотным, чем у современных медуз. Удивляет, конечно, как же тогда они могли сохраниться в захоронениях в таких массовых количествах? Ведь захоронения, например, медуз в породах фанерозоя большая редкость! Акад. Л. Ш. Давиташвили, а затем М. А. Федонкин объясняют такое явление отсутствием в это время крупных хищников, трупоядов и перерабатывающих грунт животных. Действительно, позднее, когда появились трупояды и грунтоеды, весь биогенный материал, лежащий на дне и в толще еще рыхлого осадка, стал перерабатываться ими, и, конечно, шанс захоронения медуз или червей резко уменьшился.
Среди вендо-эдиакарских животных были как бентосные (жившие на дне, прикрепленные или свободно лежащие), так и нектонные и планктонные формы, т. е. плавающие пассивно или активно в толще воды (рис. 5). С оценкой систематической принадлежности большинства групп животных, встреченных в венде, существуют огромные сложности. Однако значительная и интересная информация может быть все же получена, так как на сегодня уже известны многочисленные местонахождения вендо-эдиакарской фауны, откуда описаны сотни разнообразных форм. И хотя все это отпечатки, по ним часто можно составить достаточно детальное представление о морфологии животных.
Рис. 5. Реконструкция органического мира вендского моря (по М. Федонкину и Л. Толпыгину)
Что же известно еще об органическом мире венда, кроме вендо-эдиакарской фауны? Из пород венда с помощью химического препарирования добывают огромное количество микроскопических организмов и фрагментов организмов, имевших пектиновую (?) оболочку. Благодаря ей они хорошо сохраняются в ископаемом состоянии и почти не разрушаются при химическом воздействии на породу. В кремнистых породах также сохраняются микроскопические остатки округлой и нитеобразной формы, которые можно изучать в прозрачных шлифах. В карбонатных породах, в основном в доломитах, обнаружено много разнообразных строматолитов и онколитов - построек разного размера и формы, образованных бактериями и синезелеными водорослями. И, наконец, на плоскостях напластования пород можно наблюдать следы передвижения и присутствия каких-то организмов, морфологию которых выяснить невозможно, но "психологию" их поведения изучать можно.
Итак, опираясь на эти сведения, добываемые особенно интенсивно в последние два-три десятилетия, попробуем представить себе уровень развития жизни в это время. Напомню, до последнего времени считалось, что основную массу вендских ископаемых животных составляют кишечнополостные (родственники современных кораллов а медуз). Полагали, что они составляют 70 - 80% общего числа форм. Однако попробуем оценить вендскую и растительную часть биоты, учитывая всю накопившуюся конкретную информацию.
Достаточно очевидно, что в венде не могло не быть многочисленных прокариотических организмов, поскольку они были до того и многочисленны сегодня. Они описаны из ряда районов СССР. В кремнях обнаружены шаровидные и нитевидные формы (рис. 6). Но наиболее впечатляюще широкое развитие строматолитов и онколитов - продуктов жизнедеятельности бактерий и синезеленых водорослей. Во всех регионах мира, там, где встречены карбонатные породы венда, везде обязательно присутствуют обильные строматолиты и онколиты.
Рис. 6. Вендские растительные ископаемые а - нитчатые формы водорослей, ×480, б - шаровидные формы Leiosphaeridia, ×960
Планктон (точнее, фитопланктон) венда уже тоже исключительно обилен и разнообразен, хотя в основном это гладкие сферические формы размером 10 - 20 мк, но имеющие разнообразные особенности структуры поверхности.
На обширных территориях вендского мелководья произрастали довольно крупные (до нескольких сантиметров в длину) водоросли - вендотениды (рис. 7). Детальное изучение этой флоры, проведенное М. Б. Гниловской, показало, что вендотениды имели эластичные неминерализованные слоевища, имевшие тканеподобную организацию. У ряда вендотенид были обнаружены сферические спорангии (органы размножения). Сегодня эта группа организмов обнаружена во многих регионах мира. Во всяком случае, она встречена не только на Восточно-Европейской платформе, откуда она и была впервые описана, но и в Сибири и Китае. Из самых верхов венда (немакит-далдынский ярус) описаны первые, но многочисленные представители водорослей с известняковыми чехлами (ренальцис - Renalcis, гемма - Gemma, гирванелла - Girvanella и т. д.).
Рис. 7. Вендотениды, ×1,5
Этим, вероятно, исчерпывается достоверная информация о растительном лире венда, хотя существуют многочисленные указания и на другие находки также, возможно, растительного происхождения.
Прежде чем перейти к характеристике кембрийской биоты, совершенно необходимо остановиться па самом последнем этапе развития вендской биоты, на так называемом немакит-далдынском веке. Немакит-далдынский ярус (горизонт) венда на протяжении многих лет вызывает огромный интерес ученых, поскольку является пограничным ярусом докембрия и кембрия, криптозоя и фанерозоя. Геологи, изучавшие пограничные толщи докембрия и кембрия, по-разному воспринимали эти отложения. Одни относили их еще к докембрию, а другие безусловно включали их в кембрий. В чем же здесь дело? А в том, что действительно органический мир этого, вероятно, довольно короткого (3 - 7 млн. лет) интервала времени очень своеобразен.
Рис. 8. Немакит-далдынские трубчатые ископаемые а - Anabarites, ×25, б - Sabellidites, ×16
Действительно, в отложениях немакит-далдынского яруса мы встречаем обычно, как и в более древних толщах, в больших количествах строматолиты и онколиты. С другой стороны, именно здесь появляются первые водоросли с обызвествленными чехлами. Они еще очень примитивны, очень просты по морфологии, в виде простых трубок и комочков, но все же это уже те водоросли, которые позднее пышно развиваются в кембрии. В немакит-далдынских отложениях мы встречаем несколько групп организмов, которые строят минеральную или органическую трубку. И хотя первые трубчатые остатки известны с середины венда, все же в немакит-далдынских отложениях их разнообразие много больше. Сегодня известно несколько типов трубчатых ископаемых из этих отложений. Это сабеллидиты (Sabellidites), именно они появляются со средины венда и имеют органическую хитиноподобную трубку, анабариты (Anabarites) (рис. 8), камбротубулюсы (Cambrotubulus) и протогерцины (Protoherzina).
О их возможной природе мы поговорим позднее. Сейчас важно заметить, что все они встречаются затем и в кембрии, правда на фоне других многочисленных и разнообразных остатков, которые принадлежат часто хорошо известным и в современных морях группам.
Очень своеобразен состав микрофитопланктона, обнаруженного в этих отложениях. Он уже содержит редкие "шипастые" формы, характерные для кембрия, но основная его масса, так же как и в докембрии, состоит из крупных гладких форм - лейосферидий. Резкое, очень заметное обновление микрофитопланктона и усложнение морфологии его представителей происходит позднее, с началом настоящего кембрия.
Макрофлора с необызвествленными слоевищами была развита довольно широко, и хотя она специфична именно для этого времени, но в целом гораздо более сходна с основной флорой венда.
Многочисленные эксперты, работавшие по проблеме границы кембрия и докембрия в рамках специального проекта Международной программы геологической корреляции, после долголетних дискуссий и изучения перечисленных выше материалов со всех материков пришли к заключению о том, что более правильна позиция советских специалистов В. В. Миссаржевского, Б. С. Соколова и автора, считающих немакит-далдынский ярус (век) последним ярусом докембрия.
Глава III. А что же мы видим в кембрии
После того, как мы увидели, что в самом конце докембрия - венде животные и растения были уже очень разнообразны, но животные, как правило, не имели еще скелета, а водоросли - обызвествленных оболочек, попробуем представить себе, с чем мы сталкиваемся в кембрии. Начнем с того, что поражает воображение любого исследователя, когда он изучает разрезы пограничных отложений докембрия и кембрия. Двигаясь вверх по разрезу от докембрийских пород к кембрийским, мы вдруг обнаруживаем в какой-то момент, что порода насыщена многочисленными и разнообразными остатками организмов, облик которых уже более или менее привычен для нас. Здесь начинают встречаться обычные для всего фанерозоя остатки губок, моллюсков, брахиопод и других организмов. Только непривычны их размеры (первые миллиметры). Напомню, что в самом верхнем подразделении докембрия - немакит-далдынском горизонте (ярусе) широко распространено всего несколько групп, и все они оставили после себя только трубки или рожки разного габитуса.
Все известные (обнаруженные) в кембрии, а точнее, в нижнем кембрии остатки организмов прежде всего делятся на две большие группы: 1) остатки организмов, систематическое положение которых ясно, поскольку есть их более молодые и даже современные аналоги, и 2) остатки организмов, систематическое положение которых совершенно неясно или очень проблематично.
Начнем с того, что более ясно. Как известно, весь органический мир подразделяется учеными на царства, которые делятся на типы, а они - на классы, отряды и т. д. Если исходить из обычных представлений о двух царствах (животных и растений), то царство животных в раннем кембрии представлено уже почти всеми типами, а растения, вероятно, только разнообразными водорослями. Правда, в начале кембрия они появляются не все сразу, а в течение двух веков (век в геологической хронологии - временной эквивалент яруса). Средняя продолжительность веков кембрия 7 - 9 млн. лет. Напомню, что и в более молодых системах продолжительность ярусов соизмерима с кембрийскими. Так, например, средняя продолжительность ярусов юрской системы, по самым последним данным, около 7 млн. лет.
Среди одноклеточных животных (Protozoa), начиная с атдабанского времени, известны достоверные фораминиферы и радиолярии. Первые очевидные фораминиферы имеют дискоидальную агглютинированную раковину. Они описаны К. А. Менс из атдабанских отложений Прибалтики и называются люкатиеллами (Lukatiella). Вероятно, фораминиферами могут быть и шаровидные образования, описанные из Каратау, Китая и Монголии и получившие названия археооидесы (Archaeooides), гапареллы (Gaparel1а) и т. п. Древнейшие радиолярии имеют очень простую морфологию. Они строили скелет в виде простой сферы. Поэтому отличить реальные радиолярии от сферических неорганических образований очень сложно. Нужна хорошая сохранность материала, на котором была бы видна микропористость сфер. Дело осложняется тем, что, как правило, радиолярии, которые имеют кремниевый скелет, заключены также в кремнистую породу. Поэтому материал приходится изучать только в шлифах, т. е. в тончайших (0,03 мм) прозрачных срезах. Учитывая, кроме того, очень небольшие размеры самих раковинок радиолярий (десятые доли миллиметров), понятна трудность их диагностики. Поэтому в литературе часто упоминались радиолярии, в том числе из докембрийских отложений, которые в подавляющем большинстве случаев не являются ими. К числу таких ошибок относятся и находки "радиолярий" из бриовера Армориканского массива Франции. Это, пожалуй, наиболее устойчивое заблуждение, просуществовавшее много лет и повлиявшее на представления ученых всего мира. В отложениях бриовера с возрастом около 1 млрд. лет французским ученым Л. Кайе еще в конце прошлого века были описаны сферические образования, принятые им за радиолярии. Авторитет Л. Кайе был столь высок, что долгое время никто не сомневался в том, что радиолярии могут быть столь древними. Это представление вошло во все самые известные фундаментальные сводки и учебники по палеонтологии. Более позднее переизучение их показало ошибочность этого заключения. За радиолярии были приняты, вероятно, растительные остатки. Вскоре последовало развенчание и многих других находок докембрийских радиолярий. В большинстве случаев оказалось, что они были обнаружены в породах не докембрия, а в гораздо более молодых. Наиболее древние более или менее достоверные радиолярии пока обнаружены в Кузнецком Алатау и описаны Б. Б. Назаровым из атдабанских отложений.
В связи с этой находкой возникает еще одна интересная проблема. Исследователи как современных, так и ископаемых радиолярий привыкли считать их показателем глубоководности и соответственно считать осадки, в которых их находят, глубоководными. Случаи нахождения радиолярий в мелководных отложениях являются редким исключением. Так вот, древнейшие известные сейчас радиолярии обнаружены в породах совместно с археоциатами и синезелеными и красными водорослями. Это обстоятельство не оставляет сомнений в мелководном характере включающих радиолярии отложений. Это лишний раз может быть свидетельством того, что центры происхождения древнейших скелетных фаун располагались в пределах эпиконтинентальных мелководных бассейнов. А уже потом скелетные организмы осваивали океанические пространства. Я подчеркиваю это здесь потому, что существовало, да и сегодня иногда существует, представление, что организмы со скелетом первоначально образовались в океане, но затем распространились и в мелководные моря, расположенные на континентах. Но, вероятно, это неверно. Более подробно об этом будет сказано далее в специальной главе, посвященной центрам происхождения кембрийских фаун и закономерностям миграции.
Губки с кремниевыми и карбонатными спикулами известны с самого начала кембрия, т. е. с томмотского времени. Правда, их таксономическое разнообразие невелико, и, кроме того, исключительно редко встречаются более или менее целые экземпляры. Почти всегда, когда мы находим остатки губок, это только скопления разрозненных спикул.
Кишечнополостные (среди которых сегодня наиболее известны медузы и кораллы) в начале кембрия представлены очень бедно. Возможно, что мы не умеем их различать среди многочисленных проблематичных ископаемых с карбонатным скелетом. Советские исследователи К. Б. Кордэ и Т. А. Саютина описали ряд групп (так называемые гидроконозоа и хасактииды), которые, вероятнее всего, являются примитивными строящими скелет кишечнополостными. Самые древние их находки пока происходят из отложений атдабанского яруса. Представляют они собой мелкие (первые сантиметры) конические или цилиндрические образования со значительной свободной полостью внутри, где могло помещаться тело животных (рис. 9).
Известно несколько находок отпечатков медуз, как, например, популярная волюмбрелла (Volumbrella), описанная из ботомских отложений Свентокшишских гор польским палеонтологом А. Стасиньской. Кроме того, из отложений нижнего кембрия известны и конулярии, которые были описаны советским палеонтологом И. И. Чудиновой. Из раннего среднего кембрия известны описанные австралийским палеонтологом Д. Джеллом ископаемые, также отнесенные к примитивным кишечнополостным. Но, конечно, расцвет кишечнополостных и их реальное широкое расселение по планете началось с ордовика, т. е. приблизительно через 60 - 70 млн. лет после начала кембрия. И в этом есть определенная загадка. Почему кишечнополостные, составлявшие больше половины всей макробиоты венда и широко развитые затем в ордовике, не характерны для биот кембрия?
В кембрии известны приапулиды, правда, они в основном происходят из отложений среднего кембрия. И даже преимущественно из одного местонахождения в Западной Канаде. Надо сказать, что это местонахождение само по себе не менее интересно, чем местонахождения вендо-эдиакарской фауны. Здесь, в сланцах Бургес, обнаружено огромное количество отпечатков, на которых хорошо различимы многие морфологические особенности мягких тканей животных. Пожалуй, это единственный представительный материал в кембрии, позволяющий производить достоверные реконструкции тканей животных, современных представителей которых мы не знаем. Более того, разнообразие фауны из сланцев Бургес показало, как много животных в кембрии не имело вовсе скелета или раковины. Хорошее захоронение организмов без скелета - уникальное явление, и оно содержит много информации. Правда, кембрий вряд ли очень серьезно отличался по количеству бесскелетных организмов от других периодов фанерозоя. Даже современный животный мир состоит во многом из животных без скелета (медузы, черви и даже некоторые моллюски).
Рис. 9. Hydroconozoa, ×18
Вид продольного сечения
Рис. 10. Некоторые кембрийские моллюски а - Anabarella, ×10, б - Latouchella, ×10, в - Aldanella, ×16
Но вернемся, однако, к обсуждаемому органическому миру раннего кембрия.
Очень широко с самого начала кембрия представлены моллюски. Далеко не все ясно, к каким классам моллюсков должны быть отнесены многие из найденных здесь раковинок. И часто это очень сложная задача, потому что именно здесь мы сталкиваемся с предковыми формами всех моллюсков, несущими архаичные признаки (рис. 10). Но, во всяком случае, ясно, что уже в раннем кембрии встречаются достоверные моноплакофоры. Не так давно были открыты и современные моноплакофоры (неонилины), обнаружение которых, равно как и кистеперых рыб в современных океанах, стало сенсацией нашего столетия. Отличительной особенностью раковин моноплакофор является их колпачковидная форма и парные симметричные отпечатки мускулов на их внутренней стороне. Достоверные древнейшие моноплакофоры описаны В. В. Миссаржевским из атдабанских отложений Каратау (Казахстан). Однако в последнее время многие исследователи стали относить к моноплакофорам все древнейшие колпачковидные раковины. Достоверность такого вывода проверить пока невозможно, так как на этих раковинах до сих пор не установлено мускульных отпечатков, строение и расположение которых могло бы пролить свет на их природу.
Широко представлены гастроподы (рис. 10, в), в том числе имеющие спиральные раковины, и что особенно интересно, спиральные гастроподы, получившие название алданелл (по реке Алдан), встречаются в самых древних слоях томмотского яруса. Это особенно важно потому, что, как уже говорилось, достоверные настоящие моноплакофоры обнаружены в более молодых слоях. Вместе с тем общепринято, что моноплакофоры должны быть предками гастропод. В чем же дело? Это пока не ясно. Может быть, это недостаток наших знаний о хронологии появления моноплакофор, а может быть, некоторые из обнаруженных в самых древних слоях томмотского яруса колпачковидных раковин являются действительно моноплакофорами? А может быть, устоявшиеся представления о том, что моноплакофоры должны быть предками гастропод, неверны? А у моноплакофор и гастропод был общий, пока нам неизвестный предок?
Одно время считалось, что в кембрии широко распространены скафоподы. Современный представитель скафопод - широко известный денталиум (Dentalium), имеющий раковину в виде слегка изогнутой роговидной трубки. Представление о широком развитии скафопод в кембрии базировалось на том, что ряд исследователей полагали, что кембрийские хиолиты (о них пойдет речь ниже) являются скафоподами. Сегодня ошибочность такого представления совершенно очевидна. Совершенно очевидно и то, что достоверных представителей скафопод в кембрии не стало.
В последнее десятилетие исследование древних представителей моллюсков привело к мысли о том, что в те давние времена существовал самостоятельный класс моллюсков, названный ростроконхиа (Rostroconhia). Американский палеонтолог Д. Пожета и австралийский Б. Раннигер подробно описали эту новую группу и создали свою новую классификацию древних моллюсков. Среди древнейших ростроконхий уже в томмотское время появляется известная хералтипигма (Heraultipegma).
Очень рано, почти с самого начала кембрия, зафиксированы и первые примитивные двустворчатые моллюски. Они встречаются не очень часто, но их находки известны сейчас практически по всем миру. Они были названы фордилла (Fordilla).
До настоящего времени считалось, что древнейшие головоногие моллюски (их потомками были знаменитые аммониты и современные наутилус, кальмар, осьминог и др.) также появились в начале раннего кембрия. К головоногим моллюскам была отнесена описанная акад. Ф. Шмидтом еще в прошлом веке из "синих глии" Прибалтики так называемая фольбортелла (Volborthella) (рис. 11). Это небольшие (длина несколько миллиметров) конические образования, имевшие, как казалось, перегородки внутри раковины и сифон (канал), проходящий по оси раковины. Однако в результате детальных исследований последних лет удалось установить, что у фольбортеллы вовсе не было раковины, а образования, напоминавшие перегородки, - результат сезонного развития организма. Центральный же канал - вместилище этого организма. По аналогии с современными червями-рифостроителями, живущими по побережью Калифорнии и Флориды, было показано, что фольбортелла, скорее всего, один из древнейших представителей червей-полихет, которые строили свою трубку-домик, извлекая из морской воды аморфный кремнезем. Сейчас в породе трубка фольбортелл состоит в основном из кварца, но при жизни это было вещество, напоминающее жидкое стекло. Позднее уже в осадке и затем в породе аморфный материал раскристаллизовывался, и в конце концов образовался кварц.
И все же в кембрии были уже и настоящие головоногие моллюски, но они появились значительно позже. Все они имели почти прямую коническую форму. Спиральные же формы головоногих моллюсков появляются много позднее.
Широко в кембрии представлены так называемые хиолиты (рис. 12). Они имеют обычно раковину в виде прямого или изогнутого рожка с сечением, имеющим различную форму. Раковина закрывалась крышкой, форма которой соответствовала форме сечения раковины. Систематическое положение их дискутировалось много лет. Большинство исследователей склонялись к мысли, что эта группа очень близка к моллюскам, и она стала рассматриваться в этом типе в качестве класса. Особенно серьезным аргументом была близость микроструктур раковин хиолитов и моллюсков. Но в самое последнее время Б. Раннигер, Д. Пожета и В. А. Сысоев показали, что, несмотря на определенные черты сходства раковин хиолитов с моллюскоидными, эту группу следует рассматривать в качестве самостоятельного типа. Этому убеждению способствовала и находка уникальных образцов с сохранившимися (вернее, окаменевшими) остатками внутренних органов животного.
Не вызывает сомнений широкое развитие в кембрии червей, и прежде всего полихет. Кроме упомянутых выше фольбортелл, в Европе, Северной Америке и на севере Сибири были обычны так называемые плятисолениты (Platysolenites) (рис. 13). С ними, кстати, тоже непростая история. Еще с прошлого века трубки плятисоленитов были расценены как остатки полихет. Смуту внес известный австралийский палеонтолог Мартин Глесснер, опубликовавший статью, где сравнивал трубки плятисоленитов с современными трубчатыми фораминиферами - батисифонами. Глесснер утверждал, что трубка плятисоленитов состоит из фрагментов обломочного материала, т. е., как говорят палеонтологи, трубка агглютинированная. Детальное же электронно-микроскопическое и рентгеноструктурное изучение плятисоленитов, опять же из тех же "синих глин" Прибалтики, показало, что, как и у фольбортеллы, трубки плятисоленитов первоначально состояли из аморфного кремнезема.
Очень интересно, что многие спорные вопросы решаются на материале из "синих глин" Прибалтики. Это потому, что, несмотря на их очень древний возраст (около 600 млн. лет), они совершенно не изменены и по своим качествам напоминают современные глины. Соответственно и ископаемые остатки раковин древних организмов, заключенных в них, имеют очень хорошую сохранность.
Рис. 11. Volborthella, ×300
Рис. 12. Хиолит, натуральная величина
Рис. 13. Platysolenites, ×9
Рис. 14. Крибрициатид, ×18
Тот же М. Глесснер причислил к аннелидам и крибрициатид (рис. 14). Это очень интересная группа микроскопических организмов, имеющих карбонатный непористый скелет. Еще в 20-е годы чл.-кор. АН СССР А. Г. Вологдин описал эти образования как личиночную планктонную стадию археоциат. Позднее он же выделил крибрициатид в самостоятельный класс животных. В последнее же время стали развиваться две тенденции. И. Т. Журавлева вновь вернулась к первоначальной идее А. Г. Вологдина о планктоне, а М. Глесснер на основе внешнего сходства (многие крибрициатиды имеют узкоконическую форму) стал считать их аннелидами (червями). Надо сказать, что идея А. Г. Вологдина в современном преломлении И. Т. Журавлевой гораздо предпочтительнее, но пока недоказуема. У крибрициатид хорошо теперь уже исследована микроструктура, и она очень сходна с микроструктурой археоциат и родственных групп, но одновременно и с микроструктурой ряда кембрийских водорослей. Самое главное, что она не имеет ничего общего со всеми известными типами структур трубок червей.
К сожалению, в раннем кембрии пока неизвестны местонахождения с отпечатками мягких тканей червей, и исследователи вынуждены довольствоваться только трубкой. И хотя трубки - это главные повсеместно встречающиеся остатки организмов, нет никакой гарантии, что это все черви. Более того, для многих трубок уже сегодня доказана совершенно иная природа. Очень часто трансформация представлений о систематической принадлежности тех или иных трубок выглядит точно так же, как в истории с плятисоленитами. Вот, например, знаменитые сабеллидиты. Начиная с первого описания преобладала точка зрения, что это остатки полихет. Эта точка зрения не просто преобладала, а долгое время была единственной. То же касалось и хиолителлюсов (Hyolithellus). И вот сначала датский палеонтолог В. Поулсен для хиолителлюсов, а затем и акад. Б. С. Соколов для сабеллидитид предполагают их единство с погонофорами. Морфологическое сходство сабеллидитид и погонофор просто удивительно. Б. С. Соколов, имея крупнейшую коллекцию этих организмов, показал на многочисленных экземплярах существование морфологически разных участков трубок, соответствующих, по его мнению, разным отделам тела погонофор.
Напомню, что открытие нового типа животных погонофор в современных глубоководных океанических впадинах было полной неожиданностью для современных зоологов. Академик А. В. Иванов подробно описал эту группу и за свои работы по обоснованию нового типа животных стал лауреатом Ленинской премии.
Архаичность морфологии погонофор, конечно же, располагала к поискам их остатков в древних толщах. Однако сомнительность предположения В. Поулсена стала достаточно очевидна вскоре после его публикации. Что же касается сабеллидитид, этот вопрос обсуждается до сих пор.
Академик Польской академии наук, известный палеонтолог А. Урбанек исследовал ультраструктуры современных погонофор и сабеллидитид. Структуры оказались принципиально несопоставимыми, но, как пишет А. Урбанек, это еще не является строгим доказательством непогонофорной природы сабеллидитид, так как не изучен характер изменений, которые могли произойти в микроструктуре трубок за 600 млн. лет.
Так непросто обстоит дело с представлением о наличии червей и погонофор в кембрии. Но пойдем дальше.
Кембрий - это время бурного развития членистоногих, и особенно одной из групп - трилобитов. Около 50 семейств этих животных было распространено только в раннем кембрии. Но все известные на сегодня достоверные находки членистоногих известны только начиная с атдабанского яруса. При этом в начале атдабанского века они представлены всего одним родом и видом Profallotaspis jakutensis - самым древним представителем класса трилобитов, известным пока только на территории Сибирской платформы. Позднее разнообразие трилобитов резко возрастает, и уже к концу атдабанского века количество их видов исчисляется сотнями, а распространены они по всему земному шару.
Также с атдабанского времени известны и древнейшие представители другого класса членистоногих - Crustacea. Эта группа пока изучена еще очень слабо. Но уже сегодня ее представители известны из Сибири, Китая, Восточно-Европейской платформы и Северной Америки (рис. 15). Очень интересно, однако, что следы передвижении членистоногих установлены из более древних (томмотских) отложений. Тогда, вероятно, они не имели еще твердого, сохраняющегося в ископаемом состоянии панциря.
Рис. 15. Представители раннекембрийских членистоногих а - Cambria (Crustacea), б - трилобит Bergeroniellus, ×1,5
Теперь перейдем к мшанкам. До самого последнего времени достоверных мшанок из кембрия, а тем более из нижнего, не было известно. Однако были случаи, когда высказывались предположения о принадлежности некоторых ископаемых остатков к мшанкам. Целый ряд исследователей предполагали, что мшанковую природу могут иметь так называемые ханцеллории (Chancelloria) (рис. 16), первоначально описанные как губки. Но на сегодня кажется наиболее обоснованным представление шведского палеонтолога С. Бенгтсона и советского исследователя В. В. Миссаржевского о том, что это склериты, покрывавшие наружную поверхность некоего организма, не имевшего других скелетных образований. Совсем недавно чрезвычайно сходные с мшанками образования были описаны китайскими специалистами из нижнего кембрия (рис. 17).
Вероятно, и эти указания на находки мшанок окажутся ошибочными, поскольку они основаны на обнаружении ячеистых структур на цилиндрических трубках, лишь слегка напоминающих мшанковые. Настораживает, во-первых, то, что совершенно аналогичные структуры были уже неоднократно обнаружены у раковин моллюскоидного облика тоже из отложений нижнего кембрия Сибири и Монголии и, во-вторых, что изображенные остатки очень напоминают отпрепарированные окремнелые или фосфатизированные остатки археоциат.
Рис. 16. Chancelloria, ×24
Рис. 17. Образования, описанные китайскими специалистами как мшанки а - ×60, б - ×110, в - ×60, г - ×110
Зато в отношении брахиопод нет никаких сомнений. И хотя они представлены не очень разнообразно по таксономическому составу, но среди них есть уже и беззамковые и замковые. Первые их представители обнаружены с самого основания нижнего кембрия. А начиная со второй половины нижнего кембрия они начинают себя чувствовать очень уверенно, осваивают все большие и большие пространства. А к началу среднего кембрия становятся второй по численности группой среди ископаемых со скелетом.
И, наконец, еще одна группа. Это иглокожие. Современные их потомки - морские звезды, морские ежи и т. д. Первые примитивные представители этой группы появляются с конца атдабанского века и очень быстро расселяются по всему миру. Во всяком случае, сейчас их остатки известны из Северной Америки, Австралии, Европы, Юга Сибири и Казахстана. Очень долгое время исследователи не подозревали о столь раннем появлении этой группы. И вот почему. Скелеты иглокожих состоят из отдельных табличек, которые, в свою очередь, представлены монокристаллами кальцита. После смерти организма его скелет, как правило, рассыпался, и в породе можно было найти только разрозненные таблички. Но все же ученым повезло. В Северной Америке в раннем кембрии был найден ряд целых, не рассыпавшихся скелетов, и после этого стало легко обнаруживать присутствие иглокожих в породе по разрозненным монокристаллическим табличкам.
Как заметил читатель, обзор известных животных, обитавших в кембрии, мы начали с наиболее простых и затем рассматривали все более и более сложные по своей организации типы. Однако вернемся к одной из групп, систематическое положение которой не очень ясно, но уровень организации которой заведомо более низкий, чем даже у кишечнополостных.
Этой очень важной группой в раннекембрийской, биоте были археоциаты. Хотя уже давно считается, что археоциаты являются самостоятельным типом животных, все же по-настоящему их природа до конца неясна. Неясна настолько, что до сих пор нет уверенности в том, что это животные. Особенно большие сомнения возникли тогда, когда выяснилось, что микроструктура их скелета ничем не отличается от микроструктуры карбонатных образований древних водорослей типа эпифитонов (Epiphyton) и ренальцисов (Renalcis).
Советские исследователи. И. Т. Журавлева и Е. И. Мягкова предположили, что археоциаты вместе с рядом других групп, также являвшихся фильтраторами (например, афросальнингиды, соаниты и т. д.), представляют собой самостоятельное царство. Напомню еще раз, что в настоящее время немало ученых делят все живое на Земле не на два царства (животные и растения), а на несколько. Наиболее популярно, пожалуй, представление о таких самостоятельных царствах, как бактерии, протисты, грибы, растения и животные.
Но, независимо от того, примитивные ли это животные или представители самостоятельного царства Archeata, археоциаты очень важная во многих отношениях группа.
Археоциаты представляют собой в большинстве случаев двустенные кубки различной формы (рис. 18). Обычно они были прикреплены ко дну, хотя могли быть и свободнолежащие. Диаметр кубков - от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров; высота кубков - первые сантиметры. Однако бывают и очень крупные экземпляры. Так, цилиндрические формы, обнаруженные в Туве, имели до 1,5 м в высоту и несколько десятков сантиметров в диаметре. Тарельчатые формы, обнаруженные в Якутии, имели до 70 см в диаметре.
Рис. 18. Археоциат (род Coscinocyathus) Продольное сечение кубка, ×1,5
Археоциаты - первые из скелетных организмов - стали активными строителями рифогенных сооружений. Позднее, уже в ордовике, им на смену придут кораллы, которые и теперь являются основными рифостроителями.
Еще эта группа оказалась очень важной при палеогеографических реконструкциях. Сегодня рифо- и биогермостроение приурочено, как правило, к областям с тропическим климатом и теплыми водами. Интерполируя эти данные, можно по площадному распространению археоциатово-водорослевых построек очертить области "тропических" условий в раннем кембрии.
Интерес к археоциатам многих исследователей вначале определялся тем, что это была вторая после трилобитов группа, которая использовалась для расчленения и корреляции кембрийских отложений. Правда, с самого начала изучения археоциат привлекла и их удивительная геометричность. Позднее, по мере их изучения, археоциаты стали рассматриваться как один из уникальных биологических объектов. Во-первых, у этой группы достоверно известно время их появления в истории, во-вторых, время их исчезновения. И все развитие от появления до исчезновения произошло за сравнительно короткий промежуток времени (всего около 30 - 40 млн. лет). В-третьих, в связи с относительной простотой строения и ограниченностью морфологических возможностей, легко могли быть проанализированы основные направления и закономерности их эволюции. На примере археоциат были подтверждена универсальность закономерностей гомологической изменчивости, установленных в свое время акад. Н. И. Вавиловым.
По аналогии с закономерностями, установленными Н. И. Вавиловым на растениях, удалось показать, что на всех таксономических уровнях (от вида до надсемейства, по крайней мере) в параллельных группировках проявляются одинаковые морфологические варианты. Были составлены даже таблицы гомологических рядов археоциат. С помощью этих таблиц возможно не только вести быстрое определение, но предсказать, какие формы, неизвестные пока науке, должны быть встречены в отложениях нижнего кембрия. Первая такая таблица была опубликована в 1966 г. (рис. 19), и составлена она была на примере 66 родов. В последнем опубликованном варианте было уже 200 родов, и находки этих новых родов только подтверждали правильность прогноза и принципа составления таблицы.
Совершенно уникальный организм был описан канадским специалистом Р. Хэндфилдом под названием акантопиргус (Acanthopyrgus). Основная часть скелета этого организма ничем не отличается от колониальных мешковидных археоциат без перегородок. Вокруг этого цилиндрического скелета кольцами через равные расстояния располагаются своеобразные образования, напоминающие перевернутый зонтик. Внешне это очень напоминает современный хвощ. Морфология элементов, слагающих зонтики, несколько напоминает крибрициатид. Теперь ученые гадают, что бы это означало? То ли акантопиргусы это - археоциаты, то ли это - крибрициатиды, то ли археоциаты и крибрициатиды это одно и то же, то ли акантопиргус - представитель самостоятельного типа организмов. Сложность этого вопроса еще усугубляется тем, что микроструктура всех элементов акантопиргуса точно такая же, как у настоящих археоциат, как у настоящих крибрициатид и как у большинства кембрийских водорослей. Пока даже не понятно, каким образом можно подойти к решению вопроса о том, что такое акантопиргус.
Очень интересной является группа так называемых радиоциатид (рис. 20). Обычно слово циатус (кубок) употребляется при названии большинства археоциат. Первоначально австралийскими учеными Бедфордами радиоциаты были описаны в составе археоциат, поскольку по внешней форме они действительно их напоминали. Но уже с самого первого их описания было ясно, что морфология составляющих элементов разительно отличается от таковой у археоциат. Наружная и внутренняя стенки радиоциатид образованы сросшимися звездчатыми пластинами, в то время как у археоциат - это единые пористые пластины.
Рис. 19. Гомологические ряды у археоциат (по А. Ю. Розанову, 1966)
Все перечисленные выше остатки животных принадлежат несомненно к беспозвоночным. Однако есть подозрение, что и самые примитивные позвоночные появляются еще в кембрии, и более того - в раннем кембрии. Такое представление базируется в настоящее время на исследованиях так называемых хадимопанелл (Hadimopanella) (рис. 21), которые по своему внутреннему строению более всего напоминают покровные образования ("чешую") древнейших рыбообразных.
До сих пор мы все время говорили о животных, т. е., если точнее сказать, о тех организмах, о которых мы думаем, что они животные. Однако, кроме них, жили и представители царства растений. Что же мы знаем о них?
Рис. 20. Radiocyathus Реконструкция А. Ю. Журавлева и Б. Д. Колчанова
Рис. 21. Hadimopanella, ×200
Так же как и ранее в венде, в морях кембрия, вероятно, было очень много фитопланктона. Свидетельство тому - многочисленные остатки сферических гладких или шиповатых форм размером обычно 10 - 20, редко до 100 мк, которые обнаруживаются в большом количестве в кембрийских породах. Исследователи добывают их из породы, растворяя ее в сильных кислотах: соляной, серной, плавиковой. Оболочки этих форм состоят из пектина, и поэтому при растворении породы в кислотах сами оболочки не разрушаются.
Точная систематическая принадлежность этих форм до сих пор не ясна. И поэтому вся эта группа растительных организмов получила название акритарха (рис. 22). При химическом растворении выделяются и микроскопические нитчатые формы, которые, возможно, являются синезелеными водорослями.
В карбонатных породах, как правило, встречаются известьвыделяющие водоросли. Их форма довольно разнообразна. От округлосферической, сгустковой, нитеобразной до кустистой. Правда, эти кустики имеют очень небольшие размеры. Диаметр веточек в кустиках не превышает долей миллиметра, размеры кустов в целом не превышают первых сантиметров. Эта группа водорослей получила название эпифитоны. Все исследователи единодушны в том, что это водоросли, но о том, какие это водоросли, идут жаркие споры.
Рис. 22. Акритархи из нижнекембрийских отложений а - ×2000, б - ×2000
Среди исследователей водорослей существуют несомненные "экстремисты" и "умеренные". Так, например, К. Б. Кордэ, Н. А. Дроздова и другие большинство известковых водорослей кембрия считают красными, а В. А. Лучинина и другие - почти все водоросли синезелеными. В чем же здесь дело? А в том, что как общая морфология, так и внутреннее строение нитей интерпретируются всеми исследователями по-разному. Если К. Б. Кордэ, Н. А. Дроздова и другие видят у этих водорослей клеточное строение и органы размножения (спорангии), то В. А. Лучинина и другие считают все эти образования артефактами, возникшими в результате перекристаллизации породы.
Кто же из них прав? Вероятно, и те и другие. Потому что описываемые органы размножения, скорее всего, действительно артефакты и не могут свидетельствовать о том, что это красные водоросли, а экологические особенности этих водорослей и их совместное нахождение со многими кембрийскими животными говорят о том, что вряд ли это синезеленые водоросли. Вспомним, что в современных водоемах, где процветают синезеленые водоросли, практически невозможно существование других организмов.
Свидетельства достаточно широкого развития синезеленых водорослей в кембрии тоже есть, так как в кембрии мы нередко находим строматолиты, но их количество значительно меньше, чем в венде и особенно в рифее, а их постройки, как правило, много мельче.
Несмотря на то что в кембрии мы очень часто обнаруживаем растительные остатки, следов более высокоорганизованных организмов, чем те, о которых шла речь выше, пока не обнаружено. Растительный мир кембрия был представлен в основном водорослями. Вероятно, будут еще обнаружены грибы (поскольку они уже обнаружены в докембрии).
Теперь, закончив с более или менее ясными в отношении систематики органическими остатками, рассмотрим другие, отнесение которых к той или иной группе пока совершенно невозможно. В кембрии встречаются обильные скелетные остатки, чаще всего фосфатного состава, хотя есть, и карбонатные и силикатные, многие из которых, вероятно, были какими-то составными частями организмов или скелетизированными участками. Все эти образования обычно имеют небольшие размеры (первые миллиметры) и представлены всевозможными трубочками, рожками, пирамидальными раковинками или образованиями, состоящими из нескольких или многих лучей. Классифицируются эти образования обычно по формальному сходству и различию формы. Однако последнее время особенно трудами С. Бенгтсона и В. В. Миссаржевского, а также благодаря находкам в карбоне Шотландии организмов - конодонтоносителей стало более ясным функциональное назначение целого ряда кембрийских ископаемых.
Рис. 23. Конодонтоподобные формы а - Fomitchella, ×60, б - Rhombocorniculum, ×50, в - Mongolotubulus, ×45
Значительная группа узкоконических образований, имеющих пластинчатую микроструктуру, стала ввязываться с конодонтами и таким образом стала рассматриваться как остатки, зубных аппаратов хетагнат или червей. Это протогерцины (Protohertzina) и фомичеллы (Fomichella) (рис. 22). Правда, сходство последней с протоконодонтами некоторые исследователи полагают конвергентным. К этой первой группе, по мнению С. Бенгтсона, тяготеют и другие тубулярные остатки, такие, как Rhombocorniculum, Mongolotubulus и даже лапвортеллиды, имеющие роговидную форму. Отличительной чертой этих форм является удивительно сложная и ажурная скульптура поверхности (рис. 23). Мне очень трудно представить, себе эти образования в составе зубного аппарата - очень непонятно назначение такой скульптуры. Но все же среди специалистов, специально занимающихся этим вопросом, преобладает представление об определенном родстве разбираемых групп с конодонтами.
Другая большая группа стала рассматриваться как склеритизированные покровные образования организмов, которые не имели твердого скелета, кроме этих покровных образований. Эта своеобразная "чешуя" состояла также из различных полых рожков и полых иголочек.
С. Бенгтсон и В. В. Миссаржевский выделяют из них, но крайней мере, три большие группы: так называемые виваксииды, сифогонухииды и ханцеллорииды.
Представление о том, что виваксииды, сифогонухииды и ханцеллорииды являются твердыми покровными образованиями, сложилось только в самое последнее время, после того как исследователи обратили внимание, что у организма, описанного под названием "виваксия" (Wiwaxia) из среднего кембрия Канады, из знаменитых сланцев Бургес, имеются на поверхности своеобразные шипы или перья, по форме неотличимые от некоторых раннекембрийских фосфатных образований (Sachites) (рис. 24).
О том, что все эти группы являются не целыми раковинами, а какими-то частями скелета, ученые подозревали и раньше. Так, например, Н. П. Мешкова выделила часть из них в отдельный отряд (класс) под названием "камбросклеретиды", что в переводе означает "кембрийские склериты". Конечно, это довольно формальная акция. Но, как ни странно, С. Бенгтсон и В. В. Миссаржевский в 1981 г. предлагают выделять класс Coeloscleritophora, правда опираясь на соображение о функциональной гомологичности покровных образований. С этим, конечно, можно не согласиться, так как гомология покровных образований у разных групп весьма сомнительна. Однако все это показывает, что мысль о том, что эти образования не являются целыми раковинами, возникала уже давно и наиболее популярна и сегодня. Правда, в последнее время китайские специалисты опубликовали совершенно своеобразную реконструкцию целостного организма (рис. 25). Будем надеяться, что это последний случай интерпретации этих образований как целостной раковины. Но все же очень интересно, сколь разнообразны могли быть представления о природе организмов - носителей разбираемых образований. Так, например, ханцеллории были описаны Ч. Уолкотом еще в начале века как губки. И это представление просуществовало почти шестьдесят лет. Затем лет десять тому назад К. Цуй и В. Ю. Горянский высказали предположение, что ханцеллории скорее всего должны быть отнесены к мшанкам. При этом вспомним, что губки - это самые примитивные многоклеточные, а мшанки - одни из самых высокоорганизованных беспозвоночных.
Рис. 24. Sachites, ×30
Рис. 25. Реконструкция китайских специалистов
Рис. 26. Томмотиды а - Lapworthella, ×20, б - Tommotia, ×20
Теперь мы понимаем, что это и не губки, и не мшанки. И мы знаем, что это покровные образования, но неизвестно чьи.
Следующая группа проблематичных остатков получила название томмотиды (рис. 26). Она была впервые описана В. В. Миссаржевским из нижнекембрийских (томмотских) отложений Сибирской платформы. Позднее аналогичные остатки были обнаружены и в более молодых отложениях Сибирской платформы и в других регионах (Алтае-Саянская складчатая область, Монголия, Австралия и т. д.). Томмотиды - пирамидальные ребристые образования также очень небольших размеров (первые миллиметры) - имеют фосфатный состав. Пирамидки имеют некоторую изогнутость по длинной оси, и можно подобрать парные лево- и правоизогнутые формы, которые, как правило, встречаются в одних и тех же слоях.
В начале 60-х годов, когда только появились первые описания всех перечисленных выше групп, в обиходе они получили название "рога и копыта". Последнее относилось к формам, описанным под названием суннагинии (Sunnaginia) (рис. 27). Эти странные треугольные слоистые пирамиды также фосфатного состава до сих пор остаются полной загадкой, и не существует никаких сколько-нибудь убедительных предположений об их природе.
Если все описанные выше группы, кроме Sunnaginia, исследователи пытались как-то классифицировать и выделялись таксоны разного ранга, то многие другие ископаемые, обнаруженные в самых древних слоях кембрия, описывались часто под рубрикой "прочие проблематики". Среди них можно все же, как мне кажется, обособить ряд морфологических групп: 1) формы, отдаленно напоминающие раковины моллюсков (Maichanella, Rozanoviella, Tannuolina, Sunnaginia) (рис. 28), 2) так называемые камброклаветиды А. М. Мамбетова или жииниты - китайских специалистов (рис. 29), 3) сетчатые формы, среди которых наиболее известен Microdyction С. Бенгтсона и В. В. Миссаржевского и, наконец, 4) действительно прочие ископаемые самой разной и необычной формы (Halkieria, Salanacus, Koksodus и т. д., описанные В. В. Миссаржевским и Н. В. Есаковой) (рис. 31).
Рис. 27. Sunnaginia, ×15
Рис. 28. Ископаемые, напоминающие моллюски а - Maichanella, ×12, б - Rozanoviella, ×50, в - Tannuolina, ×15 (внешняя и внутренняя поверхности)
В литературе очень мало высказано соображений об их природе, кроме одного наиболее вероятного о том, что первая группа - это полные раковины каких-то неизвестных организмов, возможно даже представителей вымерших классов. То же относится к некоторым представителям четвертой группы, таким, как Tumulduria, и др. Все остальные же несомненно являются склеритами, т. е. скелетизированными частями организмов. Иногда по поводу той или иной находки разгорались бурные споры. Особенно примечательна история споров вокруг тумулдурии (рис. 30). Эти образования были описаны лет 15 назад из самых древних отложений томмотского яруса р. Алдан, В. В. Миссаржевский, описавший их, не дал никакой версии их систематической принадлежности. И действительно, образования эти имеют совершенно необычную морфологию. Но отдельные фрагменты тумулдурий могут напоминать фрагменты трилобитов. Именно поэтому несколько лет назад материал из тех же слоев на р. Алдан был описан в литературе как древнейшие трилобиты.
Рис. 29. Cambroclavus, или Zhljinites, ×40
Рис. 30. Тумулдурия, ×15
Рис. 31. Проблематичные ископаемые а - Halkieria, ×90, б - Koksodas, ×50; в - Salanacus, ×90, г - Microdyction, ×17
Последней группой среди проблематичных ископаемых, о которой необходимо сказать несколько более подробно, являются так называемые анабаритиды. Это трубчатые формы, обычно длиной в несколько миллиметров. Самая характерная особенность этих ископаемых - их трехлучевая симметрия (рис. 8а). Трубки у них карбонатные. Долгое время больше ничего не было известно. Исследовавшие эту группу ученые поначалу предположили их аннелидную природу. Но 10 лет тому назад В. В. Миссаржевский впервые высказал предположение об их принадлежности к кишечнополостным. Поначалу это предположение казалось просто фантастическим. Однако позднее Г. Абаимова обнаружила и описала гораздо более полную сохранность анабаритид. Она установила, что в соответствии с трехлучевой симметрией от трубки отходят пластинчатые продольные образования, значительно превышающие по размеру диаметр трубки. Такие морфологические новшества существенно меняют дело. Теперь уже гораздо легче представить себе, что трубка с пластинами занимала центральное осевое положение внутри мягкого тела. При этом рассмотрение анабаритид как кишечнополостных становится не таким уж абсурдным. Пока нет прямых аналогий с животными с трехлучевой симметрией из венда, но надо помнить, что именно в венде эти животные присутствуют в значительном числе. Во всяком случае, не исключено, что поиски в этом направлении могут увенчаться интересными открытиями.
Теперь необходимо сказать несколько слов о всех перечисленных организмах с точки зрения их экологических особенностей. Подавляющее большинство этих организмов обитало в области мелководья, в пределах эпиконтинентальных морей (т. е. морей, расположенных на континентах). Точнее было бы сказать так: мы находим остатки всех перечисленных выше организмов в осадках, несомненно отложившихся в мелководных условиях, и лишь изредка можно предполагать несколько более глубоководное их происхождение. К последним могут быть отнесены некоторые трилобиты и брахиоподы, обнаруженные в так называемых доманиковых фациях, т. е. в отложениях битуминозных сланцев и известняков. По-настоящему глубоководных отложений достоверно раннекембрийского возраста мы пока не знаем. Вероятно, все же они должны были где-то существовать. Правда, чл.-корр. АН СССР П. П. Тимофеев со своими коллегами высказал предположение, что в то время глубоководных осадков практически и не могло быть, так как не было настоящих океанов. Но не будем вдаваться в подробное обсуждение этой проблемы. Для нас важно, что пока, во всяком случае, достоверных глубоководных отложений раннего кембрия и соответственно глубоководной фауны мы не знаем. Более того, традиционно считавшиеся глубоководными кремнистые отложения раннего кембрия, как правило, мелководные по своему генезису. Они переслаиваются с отложениями заведомо очень мелководными, содержащими фотосинтезирующие водоросли.
Как успел заметить читатель, все наши разговоры велись только о морских организмах кембрия, и для морских условий возможно было создать некую реконструкцию (рис. 32). А что же было на суше? Это один из самых сложных вопросов, и его сложность состоит в том, что достоверных отложений, которые образовывались на суше и имели бы заведомо раннекембрийский возраст, мы не знаем. Точнее, мы пока их не умеем отличать, а потому и не знаем, какие организмы на этой суше существовали. Парадокс наших знаний состоит в том, что мы ясно представляем себе, что пространства суши были огромны и занимали многие миллионы квадратных километров. Более того, мы часто умеем очертить контуры этой суши.
Рис. 32. Реконструкция биоты раннего кембрия (по А. Журавлеву и Л. Толпыгину)
Рис. 32. (Окончание) Одно из лучших обнажений пород верхнего докембрия и кембрии Сибири (р. Алдан)
В молодых породах, да и не только в молодых, но даже в породах с возрастом 200 - 300 млн лет, существуют многочисленные свидетельства жизни на суше, которые можно почерпнуть из анализа органических остатков даже в морских отложениях. Ну, например, споры и пыльца высших растений разносятся ветрами иногда на тысячи километров и попадают соответственно в морские осадки. Именно на этом эффекте основан один из принципов сопоставления морских и континентальных отложений, разработанный акад. В. В. Меннером.
Однако в кембрии наземных высших растений, которые были бы производителями спор и пыльцы, еще не было. Но, может быть, можно использовать какие-нибудь другие признаки? Например, в отложениях позднего палеозоя встречаются скопления углей, которые являются продуктом переработки огромных растительных масс, скапливающихся в отложениях озер, речных дельт или лагун. Однако в кембрии никаких следов угленакопления пока тоже нет.
Следовательно, обильной и высокоорганизованной растительности, вероятно, на суше не было. Но все же что-то там было? Вряд ли суша была безжизненной. Трудно предположить, что на суше не было водоемов озерного типа и рек. Наиболее вероятным предположением надо считать наличие в это время на суше растений такого типа, как водоросли, лишайники, примитивные мхи, а также грибы.
Были предприняты разные попытки обнаружения среди кембрийских пород отложений пресноводных водоемов, расположенных на суше. Например, исследовались некоторые геохимические особенности пород, (соотношения различных элементов), по которым современные осадки, морские и пресноводные, могут быть хорошо различимы. Однако эти исследования пока однозначного результата не дали, поскольку геохимические особенности осадков того времени затушевываются дальнейшими переработками, связанными с тектонической активностью, внедрением интрузий и, наконец, просто влиянием подземных вод. Не трудно представить себе, что если бы мы смогли достоверно установить, например, наличие пресноводных карбонатов кембрия, то микроскопическое исследование этих пород дало бы возможность нам представить характер органического мира пресноводных водоемов этого времени. Но, увы, пока мы этим похвастаться не можем.
Курьезность ситуации с породами кембрия в том, что для того, чтобы понять, какой органический мир был в пресноводных водоемах того времени, нам необходимо сначала любыми методами найти пресноводные породы.
В то же время при исследованиях мезозойских или кайнозойских отложений чаще всего мы устанавливаем пресноводность этих отложений по характеру тех остатков животных и растений, которые мы в них находим.
Глава IV. Что мы знаем о географии и климатах
Теперь нам необходимо заняться выяснением обстановки, в которой происходили изменения фауны и флоры в конце венда и раннем кембрии. Обстановки в широком смысле, т. е. глобальной географии суши и водных масс того времени, климата и соответственно распространения типов осадков и вулканических очагов. Для воссоздания более или менее полноценной картины необходимо проанализировать целый ряд разнообразных данных, таких, как палеомагнитные, палеотемпературные данные по распределению показателей конкретных климатических обстановок: рифогенных сооружений, эвапоритов и т. п.
Палеомагнитные наблюдения являются пока единственным методом более или менее точного построения географической сетки, на которой только и возможны серьезные палеогеографические реконструкции. Палеомагнитный метод сравнительно молод. Долгое время многие методические аспекты метода были крайне запутанными. Однако последнее время, благодаря усилиям ученых разных стран, картина довольно резко изменилась, и сегодня большинство палеомагнитных материалов могут считаться вполне корректными. В основе метода лежит исследование первичной намагниченности пород, возникавшей в момент накопления осадка. В дальнейшем порода неоднократно еще намагничивалась, но первичная намагниченность во многих случаях остается и может быть выявлена. Все последующие перемагничивания, в том числе и современная намагниченность, могут быть сняты с помощью разных методов ("чисток").
Первичная намагниченность имеет огромное значение, так как дает нам возможность установить палеошироты точек, где взяты образцы для анализа, и положение полюсов в каждый конкретный момент времени, отвечающий времени образования пласта породы, откуда взят образец. Поскольку сегодня достаточно очевидно, что магнитное поле Земли менялось, то именно эти изменения магнитного поля, зафиксированные в последовательной серии пород, представляют наибольший интерес. Менялась сама позиция полюсов, и их постепенное перемещение может быть определено. На приводимых схемах (рис. 33) показано движение полюса и Сибирского блока за 70 - 100 млн. лет от верхнего докембрия до ордовика. Как видим, перемещения эти значительны, и, если данные верны, они могут быть оценены в цифрах 110 - 160 км за 1 млн. лет.
Очень важным элементом в исследованиях по палеомагнетизму является установление так называемой прямой и обратной намагниченности, которая возникает в результате того, что во времени положение северного и южного полюсов менялось (инверсия магнитного ноля). Периоды прямой и обратной намагниченности меняются достаточно часто. Во всяком случае, в кембрии в течение одного века (яруса) за 7 - 10 млн. лет можно наблюдать от 10 до 20 инверсий.
Рис. 33. Позиция Сибирской платформы от раннего кембрия до позднего ордовика (из работы Д. Киршвинка и А. Розанова)
Таким образом, продолжительность каждой зоны прямой и обратной намагниченности в начале кембрия от 500 тыс. до 1 млн. лет. Сам процесс инверсии, как полагают, происходит значительно быстрее в течение тысяч или десятков тысяч лет.
Таким образом, как мы видим, с помощью палеомагнитных данных можно сделать очень много. Может быть достигнута очень высокая степень детальности сопоставления разрезов осадочных отложений, во всяком случае несколько более детальная, чем биостратиграфическим методом (т. е. по анализу вертикального распределения фауны и флоры), и несоизмеримо более детальная (на 1 - 2 порядка), чем с помощью определения "абсолютного" возраста пород. Последним методом для пород верхнего докембрия и кембрия только в силу лабораторной ошибки может быть произведено определение возраста с точностью ±10 - 15 млн. лет, т. е. с точностью до половины отдела. Продолжительность биостратиграфической зоны в кембрии составляет приблизительно 1,5 - 2 млн. лет. Таким образом, точность биостратиграфического (палеонтологического) метода на порядок выше, чем метода "абсолютного возраста". Правда, сопоставление разрезов только по одним палеомагнитным данным принципиально невозможно, поскольку они сами по себе не несут временной информации. Хотя бы один из уровней в каждом разрезе обязательно должен быть привязан к палеонтологическим, т. е. хронологическим, данным. Только после этого, анализируя картину распределения прямой и обратной намагниченности, может быть произведено детальное сопоставление разрезов.
Очень серьезным осложнением корреляционных возможностей палеомагнитного метода является существование многочисленных перерывов. Даже в самых монотонных разрезах их нельзя исключить. По представлениям акад. Д. В. Наливкина, до 90% времени, как правило, не зафиксировано в породе и падает на перерывы. Вероятно, это преувеличение, но, что перерывов в осадконакоплении очень много, - это ясно. Продолжительность их в большинстве случаев очень невелика, но этого может оказаться вполне достаточно для потери одной или нескольких зон прямой или обратной намагниченности, и тогда картина распределения зон даже в близкорасположенных разрезах становится трудносопоставимой.
Но оставим корреляционные проблемы палеомагнитного метода и вернемся к возможностям определения географического положения точек отбора образцов и миграции полюсов. Огромный фактический материал последних десятилетий по разным странам и континентам с несомненностью показал прежде всего, что они не могут быть уложены в рамки фиксированного положения современных материков, и, таким образом, было получено подтверждение их перемещения относительно друг друга во времени.
Однако история перемещения каждого из материков, а точнее, отдельных плит, своя, а суммарная картина палеогеографии может быть получена очень сложным путем. На сегодня уже существуют многочисленные реконструкции, основанные на различных подходах, но все они пока входили в противоречие прежде всего с данными по палеонтологии.
Совершенствование методики обработки образцов в лабораториях, значительное увеличение чувствительности приборов позволяет теперь получать надежные результаты по породам, которые еще несколько лет тому назад казались безнадежными для определения в них первичной намагниченности. Теперь это стало возможно и по красным известнякам и даже по сероцветным известнякам и доломитам.
Очень большое количество материала было обработано по разрезам юга Сибирской платформы (реки Лена и Алдан), где расположены классические разрезы верхов докембрия и раннего кембрия. Лабораторные исследования были проведены в двух американских лабораториях в Принстоне и Пасадене проф. Д. Киршвинком. Проанализировано было несколько сотен образцов, отобранных через каждые 20 - 50 см по разрезу. Сходимость результатов, полученных при анализе образцов, взятых из параллельных разрезов, оказалась удивительно хорошей, и поэтому на эти результаты можно смело опереться. Итак, было установлено, что палеоэкватор в томмотское время проходил через Сибирскую платформу с северо-запада на юго-восток (рис. 33). Движение этого блока земной коры (Сибирская платформа) в течение раннего кембрия происходило стабильно на юг-юго-запад, и уже к среднему кембрию он находился между 20-ми и 50-ми южными широтами. Сама Сибирская платформа была несколько повернута по отношению к сегодняшнему ее положению.
Таким образом, перемещение Сибирской платформы в течение раннего кембрия (30 млн. лет) составило более 30°, т. е. около 1° за 1 млн лет. Но не скорость движения Сибирской платформы нас сейчас интересует. Главное - это то, что в начале раннего кембрия она находилась в приэкваториальной зоне, и то, что здесь формировались рифогенные образования, вытянутые поперек Сибирской платформы вдаль так называемой "переходной зоны", игравшей роль седиментационного барьера (между двумя совершенно разными бассейнами). Напрашиваются здесь, конечно, определенные аналогии с современными барьерными рифами, но в раннем кембрии это еще были ненастоящие рифы в их современном понимании. Крайне интересно и то, что эта рифоподобная полоса в течение раннего кембрия перемещается и направление ее перемещения противоположно направлению движения Сибирского блока в целом. В этом можно усмотреть дополнительное подтверждение правильности выводов о направлении миграции Сибирского блока земной коры. Высокой степени достоверности данные были получены также по Монголии, Австралии и Северной Америке.
Если посмотреть на современную карту, то разница между районом среднего течения рек Лены и Алдана, где проводились палеомагнитные наблюдения на Сибирской платформе, и районом: аймака Алтай и Монголии, где также были получены палеомагнитные данные, составляет около 15°. Аналогичный результат (11° - 14°) был получен и для разницы раннекембрийских палеоширот.
Близкое к палеоэкватору положение занимал в раннем кембрии запад Северной Америки, а вся она находилась в основном в южном полушарии. Последовательные определения палеомагнитных характеристик по всему раннему кембрию показали, что Северная Америка постепенно перемещалась на север (здесь опять нужно иметь в виду положение самой Северной Америки относительно направления С - Ю, которое отличалось практически на 90°).
Очень интересные результаты были получены при исследовании раннекембрийских пород Австралии. Они показали, что юг Австралии в это время находился чуть севернее экватора и вся она располагалась в северном полушарии. Исходя из палеомагнитных данных по кембрию, достаточно очевидно и близкое положение друг к другу, по крайней мере, континентальных блоков, составлявших древний континент Гондвану (Южная Америка, Африка, Антарктида, Индия и Австралия).
В последнее время более или менее корректные данные получены по южному Китаю (провинция Юньнань). Они позволяют думать, что платформа Янцзы находилась также в приэкваториальной зоне, но в северном полушарии.
И все же полная картина взаимного положения континентальных блоков на основании имеющихся данных по палеомагнетизму восстановлена быть не может. Более того, как я уже говорил, существует несколько вариантов построения общей картины, в том числе учитывающих и результаты палеомагнитных исследований. Но здесь существует еще одна трудность метода, недоучет которой может привести к серьезным ошибкам. Хорошо, когда пробы для палеомагнитного анализа взяты из хорошо датированных (прежде всего по фауне) пород. Но очень часто, особенно раньше, образцы брались из пород, которые были более всего перспективны с точки зрения самого метода, т. е. с точки зрения установления первичной палеонамагниченности. Но таковыми считались прежде всего породы красных окрасок, содержащие железистые минералы, образовавшиеся в специфических условиях аридного климата, ненормальной солености и т. д. Естественно, что такие породы, как правило, или совсем не содержат фауны, или она очень редка. Возраст таких отложений определяется обычно в широких пределах. Конечно, такие данные все равно интересны, но непригодны для детальных (точных) глобальных построений.
Другой тип пород, считавшихся более перспективными для палеомагнитных исследований, - это эффузивные и интрузивные породы, т. е. породы магматического происхождения, излившиеся из вулканов или интрудировавшие осадочный чехол. Определение возраста таких пород производится не по органическим остаткам, а по соотношению с другими породами, которые они прорывают, или по радиоизотопным данным. Такие определения возраста очень приблизительны и таят в себе много ошибок. Поэтому самые идеальные лабораторные палеомагнитные результаты не могут компенсировать "грубости" каменного материала, по которому проведены эти исследования.
Итак, подведем итог: на сегодня для кембрия уже существует значительное (но еще недостаточное) количество корректных палеомагнитных данных, полученных из пород, хорошо охарактеризованных фауной (т. е. точно датированных), что позволяет быть уверенными в том, что Сибирь и Монголия, запад Северной Америки, Австралия и Китай находились в приэкваториальной зоне.
В последние десятилетия довольно интенсивно развиваются различные методы определения палеотемператур. Эти методы невозможно точно проконтролировать, но разные косвенные соображения дают возможность попять реальность оценок палеотемператур, которые получены этими методами. Правда, следует признаться, что прикидки возможных палеотемператур делались и ранее, еще в 50-е годы, на основе исследований специфики осадконакопления (например, накопление красноцветных карбонатов, эвапоритов и т. д.). По аналогии, вероятно, с современными условиями К. К. Зеленов считал, что, например, толщи томмотского и атдабанского ярусов Лены и Алдана накапливались в мелководном бассейне с температурами воды 28 - 30°.
Долгое время после этого конкретные исследования по нижнему кембрию не проводились, а некоторые выводы были сделаны из интерполяции данных по более молодым отложениям и теоретическим расчетам по верхнему докембрию. Так, например, Н. А. Ясаманов приводит для верхнего докембрия цифры 35 - 45°. Трудно, правда, попять, имеются ли в виду средние температуры, или речь идет о том, что такие температуры рассчитаны для каждого конкретного места (Тиман, Прибайкалье, Восточные Саяны и др.) Н. А. Ясаманов пишет, что эти расчеты каким-то образом связаны с наличием строматолитов. Как полагает автор, все это относится к позднему рифею, но не вполне ясно, о какой части позднего рифея (R3) идет речь. Ведь продолжительность R3 около 200 - 300 млн. лет. Но попробуем принять эту цифру и посмотреть па другие данные по более молодым эпохам.
Для девона Закавказья, Урала и Восточно-Европейской платформы приводятся цифры 24 - 31° с некоторым увеличением в этих пределах от начала девона (D) к концу. Если огрубить ситуацию и считать, что от R3 к D шло постепенное снижение температур, то в кембрии мы должны бы иметь 30 - 33°. Эта цифра, как мы видим, незначительно отличается от предложенной К. К. Зеленовым, исходившим из совершенно других посылок.
Уже в самые последние годы материал по нижнему кембрию Сибирской платформы вновь стал объектом пристального исследования. Были изучены данные по содержанию магния в типичном для осадочных пород минерале глауконите. Поскольку между температурой и соленостью морской воды существует прямая зависимость, то соотношение распределения магния и палеотемператур должно находиться также в определенной зависимости. И. В. Николаева рассмотрела данные по мезозойским отложениям ряда регионов и получила хорошую сходимость результатов с палеотемпературными данными Н. А. Ясаманова, полученными на основании изучения соотношения изотопов кислорода и отношений Mg/Ca в карбонатах.
Характер глауконита в отложениях самого верхнего докембрия и раннего кембрия, по мнению В. В. Николаевой, чрезвычайно близок к юрским. И, таким образом, палеотемпературные графики, составленные для интересующего нас времени, сравниваются с палеотемпературными графиками юры.
Для бассейнов запада Восточно-Европейской платформы (современная Прибалтика) получены палеотемпературы 25 - 30°, а для Сибирской платформы - 25 - 56°. Последняя цифра, конечно, поначалу изумляет и вызывает определенное недоверие. Но И. В. Николаева считает, что такая цифра вполне сопоставима с цифрами для областей современного эвапоритообразования. Надо сказать, что исследованный И. В. Николаевой материал происходит из района, недалеко от которого образовывались раннекембрийские эвапориты.
По ряду причин, на которых я не буду здесь подробно останавливаться, цифра 56° может быть и значительно завышена. Это признает и И. В. Николаева, предполагающая, правда, завышение всего на 5 - 10%.
Чрезвычайно интересным и показательным является распространение эвапоритов, т. е. отложений бассейнов с повышенной соленостью, находящихся обычно в областях с аридным климатом. Несомненно, крупнейшим таким бассейном являлся бассейн, расположенный в юго-западной части Сибирской платформы на территории современных Иркутской области и юга Красноярского края. Здесь накапливались мощные толщи доломитов, гипсов и солей, причем солей так много, что их можно использовать в промышленных целях. Все эти соли имеют раннекембрийский возраст. Интересно при этом, что этот Сибирский солеродный бассейн является первым по времени крупным солеродным бассейном в истории Земли. До сих пор пока неизвестно значительных солепроявлений в докембрии, хотя отложения с гипсами и ангидритами известны начиная с архея. Естественно, что появление крупномасштабного соленакопления является каким-то серьезным моментом в эволюции химизма бассейнов и осадконакопления на Земле.
Значительные по своим масштабам эвапоритовые бассейны располагались на территории Пакистана, Ближнего и Среднего Востока. Даже целая горная система получила название Соляной кряж именно потому, что там встречены соли и эти соли имеют, как теперь становится все яснее, раннекембрийский возраст. Но нас эвапориты интересуют, конечно, прежде всего как показатель соответствующего климата. В наших реконструкциях районы развития эвапоритов не должны находиться по крайней мере в приполярных областях. Учитывая палеомагнитные и другие данные по Сибирской платформе, положение солеродного Сибирского бассейна определяется достаточно легко - он находится, несомненно, в приэкваториальной зоне. Что касается эвапоритов других территорий, то по ним до сих пор данных было пока очень мало.
Рис. 34. Основные пустыни (заштриховано) и график распространения современных эвапоритов по широтам
Но вот недавно советскими геологами в Иране было сделано интереснейшее открытие. Впервые там были обнаружены археоциаты. И хотя сохранность материала оставляет желать лучшего, все же сотрудникам лаборатории древнейших скелетных организмов Палеонтологического института АН СССР удалось установить два очень важных обстоятельства. Первое - это то, что здесь присутствуют биогермные сооружения, построенные этими археоциатами и водорослями, и второе - что набор обнаруженных здесь форм близок к среднеазиатским и южноевропейским.
На графике современного распределения эвапоритов (рис. 34) хорошо видна их приуроченность к определенным широтам, с максимумами на широтах 30 - 40° в северном полушарии и 20 - 30° в южном полушарии. Близкая картина получается и по раннему кембрию. Правда, в это время основная масса континентальных плит, вероятно, находилась в южном полушарии. На том же рисунке показаны основные современные пустыни. Исходя из возможных аналогий с современностью, можно, вероятно, предположить, что в кембрии Центральная Африка и часть Аравийского полуострова могли быть также своеобразными пустынями.
Основную массу всех органогенных построек раннего кембрия составляют постройки, созданные водорослями и археоциатами, причем первые могут строить биогермы и без археоциат, но последние всегда строят их только совместно с водорослями. Еще очень важно, что водоросли мы находим как в органогенных постройках, так и независимо от них, в то время как археоциаты вне органогенных построек - большая редкость.
На рис. 35 показано известное на сегодня распространение археоциат в нижнекембрийских породах. Почти во всех случаях они происходят из биогермных образований. Достоверные биогермные тела с археоциатами известны по всей Сибири и Монголии, в Китае, Австралии, Антарктиде, Марокко, Южной Европе, Северной Америке.
Н. А. Дроздовой было проанализировано и глобальное распространение водорослей - биогермостроителей. Этот анализ показал, что их распространение подчинено тем же закономерностям, что и археоциат.
Рис. 35. Схема расположения находок археоциат
Теперь по аналогии с закономерностью распределения современных рифов попробуем расположить все точки с археоциатами и водорослями в пределах приэкваториальной полосы с широтами +30 - 40°. Это, конечно, потребует отказа от современного положения материков.
Итак, складывая воедино палеомагнитные данные, данные по палеотемпературам, по распределению эвапоритов и, наконец, по распределению биогермов таким образом, чтобы они не входили в противоречие друг с другом, мы должны получить некую цельную картину палеогеографии. Но есть еще одна важная группа фактов, которая позволяет подтвердить или опровергнуть такие построения, - это палеобиогеографические данные, т. е. данные по географическому распределению разных групп организмов.
Глава V. Биогеография
Исторически сложилось так, что долгое время единственной группой, достаточно обстоятельно изучавшейся из кембрия, в том числе и нижнего кембрия, были трилобиты. Это происходило потому, что многие исследователи долгое время верили в то, что только трилобиты могут быть полезны для расчленения и корреляции кембрийских отложений, все остальные группы практической ценности не имеют.
Сегодня ошибочность такой позиции совершенно очевидна всем. Упомянутая ситуация предопределяла то, что продолжительное время биогеографические исследования и соответствующие построения велись исключительно исходя из анализа распределения трилобитов. В чем-то это было довольно плохо, но в некотором смысле и хорошо. Плохо потому, что это однобокий анализ. Но, с другой стороны, пространственное распределение трилобитов изучалось достаточно тщательно и многократно. Поэтому главный вывод о существовании трех крупных биогеографических подразделений (областей) был проверен многократно и не вызывает особых сомнений. У разных авторов эти три крупные биогеографические подразделения по трилобитам, охватывающие весь мир, получили разные названия. В одних случаях они называются по названиям крупных таксонов трилобитов, в других - по географическому принципу. Наиболее характерная фауна трилобитов - редлихиды (Redlichia) дала название Редлихиевой области, которая охватывает Антарктику, Австралию, Китай, некоторые районы Среднего и Ближнего Востока. Другая, названная по очень характерному трилобиту - оленеллус (Olenellus), охватывает Северную и Южную Америку, Гренландию и Северную Европу. Третья - промежуточная - пояс от Сибири до Средиземноморья.
Оленеллусовая область, или иначе область оленеллид, чаще всего подразделяется на две крупные самостоятельные части - Акадо-Балтийскую и Тихоокеанскую. Если посмотреть на современное положение выделенных в кембрии областей, то окажется, что как Тихоокеанская, так и Редлихиевая области пересекают все современные климатические зоны. Так же точно и промежуточная область распространяется от Средиземноморья до арктических районов Сибири. Получив такую картину, вероятно, давно следовало бы задуматься о ее противоестественности. Вряд ли можно думать, что глобальное распространение трилобитов не контролируется климатической зональностью.
Однако долгое время специалистов по трилобитам это не смущало. А когда известный американский исследователь трилобитов Палмер установил на примере Северной Америки, что распределение трилобитов зависит от их положения по отношению к кратону, т. е. от их положения в какой-нибудь из зон шельфа или континентального склона, то стало казаться, что все встанет на свои места после детального изучения других областей под этим углом зрения и снимутся те противоречия, о которых мы говорили выше. Но этого не произошло, и специалисты по трилобитам вынуждены были искать спасения в привлечении идей тектоники плит.
Однако, поскольку хорошей реконструкции положения материков для раннего кембрия не существовало, а на существовавших реконструкциях получилась картина, лишенная всякого смысла, возникли две внешние взаимоисключающие концепции. Одна из них - американского ученого П. Джелла - предполагала расположение почти всех континентов отдельно друг от друга вдоль экватора (рис. 36). У П. Джелла в раннем кембрии отсутствует и Гондвана. Метод составления схемы П. Джелла был весьма своеобразен и не учитывал ни палеомагнитных, ни многих других данных. Но идея расположить все по экватору оказалась не так уж плоха, поскольку многие известные раннекембрийские отложения по своему характеру несомненно продукты тепловодных бассейнов.
Рис. 36. Ботомская география мира
1 - провинция Колумба, 2 - провинция Викингов, 3 - провинция Тольчутикук (по П. Джеллу).
Вероятно, для оригинальности П. Джелл предложил совершенно новые названия областей (или, как он называет, провинций): провинция Колумба, провинция Викингов и провинция Тольчутикук (последнее название происходит от имени русского акад. Э. Толля, китайского императора XV в. и капитана Кука). Однако нетрудно видеть, что в этом смысле он не изобрел ничего нового. Провинция Колумба - это синоним Тихоокеанской, провинция Викингов - Акадо-Балтийской, а Тольчутикук - Редлихиевой, с той лишь разницей, что в провинцию Тольчутикук он включил Сибирь. Правда, и ранее некоторые авторы включали Сибирь в эту провинцию (а точнее, область).
Другая концепция глобального распределения трилобитов, которая возникла в самое последнее время, исходит из наличия в раннем кембрии единого континента Палеопангеи. Автор этой концепции - известный советский специалист по трилобитам Л. Н. Репина. Впервые эта идея была изложена ею на Московском международном геологическом конгрессе в августе 1984 г. Следуя идее о Палеопангее, высказанной ранее А. Ю. Розановым и А. Буко, Л. Н. Репина показала возможность выделения в раннем кембрии сначала двух крупных областей (атдабанское время): Тихоокеанско-Атлантический и Индо-Австралийской, а затем трех (ботомское время): Тихоокеанской, Атлантической и Индо-Австралийской. Еще раз подчеркнем, что смысл и контуры выделяемых Л. Н. Репиной областей не отличаются от выводов всех предыдущих исследователей, но пространственное их положение, несомненно, стало значительно более логичным (рис. 37). Теперь можно согласовать такую картину с возможными климатическими зонами Земли.
Начиная с конца 50-х годов биогеография раннего кембрия стала рассматриваться с привлечением данных по археоциатам. Первые такие построения принадлежат известному советскому специалисту по археоциатам И. Т. Журавлевой. Она выделяет только Тихоокеанско-Атлантическую и Австрало-Антарктическую области, но делит их на многочисленные подобласти и провинции, каждая из которых, по существу, отвечает крупному геологическому региону (например, Северо-Американская платформа, Австралия, Антарктида и т. д.).
Рис. 37. Схема биогеографического районирования по трилобитам, ботомский век (по Л. Н. Репиной), упрощено
1 - суша,
2 - Тихоокеанская область,
3 - Атлантическая,
4 - Индо-Австралийская,
5 - границы провинций
I - VII - провинции:
I - Тихоокеанская,
II - Акадо-Балтийская,
III - Средиземноморская,
IV - Сибирская,
V - Алтае-Саянская,
VI - Восточно-Юго-Азиатская,
VII - Австрало-Антарктическая
В результате работ Л. Н. Репиной и И. Т. Журавлевой на том этапе выяснилось практически полное несовпадение контуров биогеографических подразделений, выделенных по трилобитам и археоциатам.
Как мы говорили раньше, изучение географического распределения археоциат дает нам возможность делать заключения в разных аспектах. Во-первых, так же, как и с другими группами фауны и флоры, важно выявление ареалов (т. е. площадей распространения) отдельных таксонов или ассоциаций таксонов, а во-вторых, географическое распространение археоциат (особенно если мы наблюдаем их в биогермных фациях) указывает нам на положение точек с их находками в области достаточно низких широт.
Кроме этих двух обстоятельств, с наличием археоциат связана и возможность определения приблизительных глубин бассейнов, так как они, совместно с водорослями, как правило, не могли существовать ниже зоны фотосинтеза, т. о. приблизительно глубже 50 м.
В начале 70-х годов анализ материалов по распределению археоциат позволил показать удивительное однообразие этих фаун на всех континентах. Мне тогда казалось, что дальнейшее переизучение археоциат с разных континентов будет все более и более сближать картину состава археоциатовых сообществ, казалось, что по археоциатам вообще невозможно выделение разных областей.
Выводы эти оказались и правильными и неправильными одновременно. Действительно, переизучение материалов из разных регионов часто приводило к установлению большего сходства фаун. Однако в ряде случаев обозначились и увеличивающиеся различия. Правда, и до сих пор остается в силе представление о том, что практически все роды археоциат, обнаруживаемые в разных уголках мира, присутствуют в Сибири, а точнее, в областях складчатого обрамления Сибирской платформы (Кузнецкий Алатау, Саяны, Тува, Монголия и т. д.).
Вероятно, детальное переизучение материалов по разным континентам одними глазами совершенно необходимо, так как только оно может пролить свет на реальную картину. Замечу, что в то время, когда мне приходилось изучать материалы в Австралии, США и Канаде, Марокко, Европе и Китае, у меня не возникло больших сложностей в диагностике материала в сибирских терминах (номенклатуре). Именно это и заставляет меня по-прежнему считать характерной чертой археоциатовых фаун - их чрезвычайный униформизм. Пожалуй, именно это обстоятельство первоначально навело меня на мысль о том, что на путях миграции этих бентосных шельфовых форм вряд ли могли существовать серьезные преграды в виде огромных океанических пространств. И таким образом, это был первый толчок к поискам модели, при которой миграция археоциат проходила вдоль шельфовых морей, расположенных, кроме того, в пределах достаточно низких шпрот.
Но рассмотрим все же конкретные материалы, связанные с распределением археоциат. В томмотское время археоциаты были распространены только на Сибирской платформе, и значение этого факта мы обсудим позднее, когда речь пойдет о центрах происхождения фаун. Широкая экспансия археоциат началась только с атдабанского времени. И именно в это время, как теперь становится все более и более ясно, наблюдается наибольший униформизм археоциатовых фаун. Но уже с конца атдабана наблюдается определенная дифференциация фаун. Миграции археоциат в атдабанском веке шли несколькими путями. Как мы помним, все начиналось в Сибири. И один из таких путей проходил через Дальний Восток в Австралию. Поскольку на этом пути условия для существования археоциат были, вероятно, чрезвычайно благоприятны, здесь мы сталкиваемся с обильными их ассоциациями. Установление такого пути миграции предопределяет необходимость сближенности этих акваторий и наличия сообщающихся шельфовых морей.
Другой путь миграции осуществлялся из Сибири через Среднюю Азию, Иран и Закавказье в Южную Европу и Северную Африку. На этом пути миграции археоциатовых фаун не были столь просты, поэтому по такому пути прошла только небольшая часть форм, наиболее устойчивых к различным потрясениям. Лишь дойдя до Испании и Северной Африки, они попали в гораздо более благоприятную обстановку, и расцвели здесь пышным цветом.
Но, как и в предыдущем случае, перечисленные территории также в это время должны были быть покрыты сообщающимися мелководными шельфовыми морями. В ботомское время дифференциация археоциатовых фаун разных акваторий наконец увеличивается. И, как полагает А. Ю. Журавлев, в это время впервые можно говорить о существовании отчетливых провинций.
Одна из этих очень специфических провинций сформировалась в западной части Северной Америки и включала также территорию северо-востока СССР. Эта провинция характеризуется очень своеобразными археоциатами - знаменитыми этмофиллидами, которые нигде, кроме этой провинции, пока не обнаружены, за исключением Колымского массива. Кстати, сам факт установления принадлежности северо-востока СССР к этой провинции имеет весьма забавную историю. До сегодняшнего дня на этой территории не известно ни одной точки, где вообще были бы обнаружены достоверные раннекембрийские отложения. Несмотря на это, удалось установить, что эта территория была тесно связана в раннем кембрии с западом Северной Америки. Дело в том, что геологи, проводившие планомерные съемочные исследования на этой территории, в подошве одной из гораздо более молодых толщ обнаружили крупногалечные конгломераты, среди валунов и галек которых были встречены известняки с фауной. После того как эти образцы поступили в Палеонтологический институт АН СССР, мы с изумлением обнаружили, что они содержат археоциаты, более того, ассоциация этих археоциат была точно такой же, какая обнаруживается в известняках запада США и Канады. Из этой, казалось бы, незначительной находки проистекло два очень важных вывода. Первый из них о том, что на территории северо-востока СССР, вопреки всем прежним представлениям, несомненно существовали морские бассейны в раннем кембрии, отложения которых в большинстве случаев были уничтожены последующей эрозией. Второй вывод - территория северо-востока СССР, и в частности Колымского массива, находилась в зоне сопряженных шельфовых морей запада Северной Америки. Эта провинция названа А. Ю. Журавлевым Американо-Колымской. В противоположность этой провинции большая общность археоциатовых фаун наблюдается во всех остальных акваториях, где известны археоциаты. И, таким образом, можно предположить общность всех остальных акваторий.
Миграция археоциат в это время из Сибири осуществлялась в Китай, в Австралию и Антарктику и в другом направлении - через Среднюю Азию в Европу и Северную Африку.
В конце нижнего кембрия (в тойонском веке) в результате начавшейся регрессии и общего сокращения бассейнов резко сократилось количество археоциат. Но в этих условиях обозначились две категории ассоциаций, распространенных в разных акваториях. Первую из них мы находим в Сибири, Гренландии и на восточном побережье Северной Америки. Другую - на западном побережье Северной Америки, в Австралии, Китае, Средиземноморье. Естественно и эти данные должны быть проинтерпретированы в свете возможных связей соответствующих бассейнов.
Сейчас мы рассмотрели две группы (трилобиты и археоциаты), которые достаточно хорошо изучены. Но в нижнем кембрии, как мы уже видели, присутствует достаточно большое количество и других групп. Их изученность много слабее, но все-таки многие интересные биогеографические соображения могут быть высказаны. Возьмем, например, плятисолениты. Это седентарные черви, т. е. организмы сугубо бентосные. Ареал их распространения также должен быть связан либо с единым мелководным бассейном, либо с мелководными сообщающимися между собой бассейнами. Более того, эти бассейны должны отличаться и определенной спецификой накопления в них осадков.
Посмотрим теперь, откуда же в настоящее время известны находки плятисоленитов. Это - Московская и Балтийская синеклизы, Скандинавия, Шпицберген, Англия, Польша, юго-восток Канады, Калифорния и север Сибирской платформы. Можно ли представить себе такое расположение континентов и эпиконтинентальных морей, которое согласовывалось бы с этими данными? Оказывается, можно (рис. 38).
Совершенно аналогичную картину мы получим при анализе распределения другой бентосной группы - фольбортелл. Они также известны из районов Восточно-Европейской платформы, Скандинавии, Шпицбергена, юго-востока Канады и Калифорнии (рис. 39).
Как я уже говорил, очень многие остатки организмов, особенно фосфатного состава, являются склеритами каких-то организмов, у которых мы не только не знаем общей морфологии, но и, естественно, жизненных циклов, миграционных возможностей. Поэтому значение широкого их распространения не может быть однозначно объяснено. Ну, например, такая форма, как ромбокорникулюм (Rhombocorniculum), встречена в атдабанских и ботомских отложениях Сибирской платформы, Монголии, Каратау, Англии, Ньюфаундленда.
Рис. 38. Положение континентов, основных типов пород и некоторой фауны в томмотское время
1 - вулканогенные породы, 2 - суша, 3 - доломиты, 4 - эвапориты, 5 - известняки, 6 - терригенные породы; а - археоциаты, б - богатые томмотские ассоциации SSF, в - бедные томмотские ассоциации SSF, г - Platysolenites, д - крупные месторождения фосфоритов; линия со знаком PL - область распространения Platysolenites; линия со знаком TR - область распространения богатых томмотских фаун
Так же широко распространены многие конодонтоподобные формы. Но, с другой стороны, даже некоторые гастроподы и не только на родовом, но и на видовом уровне распространены почти глобально. Так, например, гастроподы рода Aldanella, в частности, обнаружены в Сибири, Монголии, Китае, на Восточно-Европейской платформе, в Северной Европе, на Ньюфаундленде, на западе Канады (горы Маккензи). Что это означает? Тесную общность всех акваторий, где обитали Aldanella, или, возможно, совсем другое? Не исключено, что эти мелкие миллиметровые формы моллюсков вели планктонный образ жизни. А может быть, и то и другое. Надо сказать, что специальное изучение разных моллюсков из разных регионов мира вначале создавало впечатление большой разницы их ассоциаций от региона к региону и даже в смежных фациальных областях. Однако чем дальше, тем больше мы начинаем выявлять все больший и больший униформизм их ассоциаций. В значительной мере эндемичными (т. о. специфичными только для данного района) казались еще лишь несколько лет тому назад некоторые формы, описанные китайскими специалистами и названные сифогонухидами, хиинитами и т. п. Но уже сейчас они обнаружены и описаны в Монголии, Каратау и других регионах.
Рис. 39. Положение континентов, основных пород и некоторой фауны в атдабанское время
1 - вулканогенные породы, 2 - суша, 3 - известняки, 4 - доломиты, 5 - терригенные породы; а - археоциаты, б - атдабанские ассоциации SSF, в - Volborthella; линия со знаком Vb - область распространения Volborthella
Рис. 40. Положение континентов, основных типов пород и некоторой фауны в ботомское время
1 - вулканогенные породы, 2 - суша, 3 - доломиты, 4 - известняки, 5 - терригенные породы, 6 - битуминозные породы; а - археоциаты; линия OL - область распространения Olenellus; пиния Rd - область распространения Redlichia
Можно было продолжить рассмотрение материалов по географическому распространению проблематичных фосфатных организмов, называемых в специальной литературе SSF (Small shally fossils - мелкие скелетные ископаемые), но, вероятно, это не имеет уже больше смысла. Все они достаточно относительны. Нам осталось лишь упомянуть всего одну группу - хиолительминты. Их принадлежность к седентарным (прикрепленным ко дну) организмам как будто не вызывает ни у кого никаких сомнений. Но именно эта группа встречена повсеместно там, где мы сталкиваемся с нижнекембрийскими, особенно томмотскими, отложениями.
В заключение краткого обзора биогеографических данных следует сказать несколько слов о биогеографии по водорослям. Я уже упоминал, что карбонатные водоросли географически распространены были там же, где и археоциаты, но в ряде случаев и еще шире, практически во всех районах, где мы встречаем достоверные нижнекембрийские известняковые отложения. Состав водорослей почти не отличим по всему миру, и точно так же, как и для археоциат, их наибольшее разнообразие известно в настоящее время из складчатого обрамления Сибирской платформы. Наиболее же популярны роды Renalcis, Girvanella, Epiphyton.
Теперь попробуем рассмотреть некоторые вопросы, связанные с изучением центров происхождения кембрийских фаун и флор.
Различными методами было установлено, что большинство групп, известных в раннем кембрии, приобретает возможность строить скелет в геологическом смысле одновременно. Подчеркнем еще раз, что это именно в геологическом смысле, потому что точность наших построений ±1 млн. лет. Но и такая точность огромна.
В результате момент появления возможности строить скелет у большого числа разнообразных групп является прекрасным хронологическим репером. Теперь вспомним, что целый ряд групп именно только с этого времени фиксируется нами в скелетном виде. И, таким образом, с небольшими допущениями мы можем считать это временем первого появления данной группы в том виде, в каком мы встречаем ее затем в фанерозое. Это дает нам огромные возможности для распознания центров происхождения многих групп.
Рис. 41. Схема положения "переходной зоны" (II), разделяющем "лагунный" (I) и открыто морской (III) бассейны Сибирской платформы "Переходная зона" - центр происхождения ряда групп раннекембрийских фаун
Наиболее изученными и поэтому наиболее показательными в этом отношении являются, конечно, археоциаты. Самые древние из известных в мире археоциат обнаружены на Сибирской платформе в самых низах томмотского яруса. Более того, они обнаружены в пределах очень узкой полосы, пересекающей Сибирскую платформу с юго-востока на северо-запад. Ширина этой полосы обычно несколько десятков километров, а протяженность - более 2000 км (рис. 41). Она разделяет два крупных совершенно разных по характеру бассейна. На запад от нее располагался обширный бассейн с явно нарушенной (повышенной) соленостью вод, где часто образовывались доломиты, гипсы и даже соли. К востоку же располагался открыто морской бассейн с нормально солеными водами и, вероятно, несколько большими глубинами. Этот восточный бассейн, вероятнее всего, открывался в "океан". Уже в пределах этой полосы, или так называемой "переходной зоны", можно локализовать наиболее древний район с археоциатами, который расположен на юго-востоке Якутии в бассейне среднего течения р. Алдан. Вероятно, именно этот район и является центром происхождения этой группы.
Первые археоциаты начали совместно с водорослями строить небольшие тела размером не более 1 м в диаметре, называемые биогермами. До этого момента способность к биогермостроению была только у бактерий и водорослей (строматолитов). Если наши выводы верны, то несомненно интересно, в каких же условиях появились первые археоциаты.
Очевидно, это не только крайнее мелководье (первые метры), но и достаточно высокие температуры воды. Мы уже говорили о том, что, по оценкам специалистов, температуры воды должны были быть около 25 - 30°, т. е. это те условия, при которых сейчас формируются коралловые рифы. Очень важным элементом обстановки, в которой формировались первые археоциаты и археоциатоводорослевые биогермы, является характер осадконакопления. А осадки накапливались здесь карбонатные, причем исключительно Ca-карбонатные, т. е., в переводе на обычный язык, на дне накапливались известковые илы, которые позднее превращались в известняки.
Как ни странно, характерной особенностью этих осадков является и повышение содержания железа, в результате чего почти все древнейшие томмотские известняки Сибирской платформы, где обнаружены археоциаты, имеют красную окраску.
Дальнейшая судьба археоциат, естественно, должна была зависеть от степени распространенности подобных обстановок на земном шаре. Несколько огрубляя проблему, можно сказать, что их судьба зависела от того, сколь во многих местах известняки будут накапливаться на планете. В течение томмотского времени археоциаты сначала осваивали "переходную зону", достигнув ее северного окончания через 0,5 - 1,0 млн лет, т. е. средняя скорость миграции составляет 2 - 4 км в 1000 лет).
В конце томмотского века и начале атдабанского археоциаты сделали попытку вырваться за пределы Сибирской платформы, И это увенчалось успехом лишь в связи с развитием вокруг более или менее подходящих обстановок, в которых археоциаты смогли прижиться.
Надо сказать, что при освоении новых районов и несколько иных экологических ниш (условий) возникали новые центры видообразования, которые не совпадали с первичным центром происхождения археоциат. Так, в атдабанское время возник крупнейший центр видообразования археоциат - Алтае-Саянская складчатая область, которая просуществовала как центр видообразования до самого конца раннего кембрия.
В позднеатдабанское время и в начале ботомского формируются еще несколько центров видообразования. Это прежде всего Северная Африка (Марокко), запад Северной Америки (уже упоминавшаяся Американо-Колымская область) и Южная Австралия. Исследования по археоциатам подтвердили выводы акад. Н. И. Вавилова, сделанные на примере злаковых растений более полувека назад, о том, что центры происхождения и диверсификации чаще всего могут не совпадать.
Надо сказать, что археоциаты достаточно детально исследовались с этой точки зрения (с точки зрения центров их происхождения). Что же касается других групп, эта задача практически никогда не ставилась. Однако по многим из групп уже сейчас могут быть сделаны однозначные выводы или поставлены очень конкретные вопросы, решение которых прольет свет на проблему центров происхождения групп. Приведу несколько примеров.
Сначала, естественно, обсудим состояние дел с рядом групп, появившихся совместно с археоциатами в начале томмотского века в пределах "переходной зоны" Сибирской платформы. Отсюда известны: губки (разрозненные спикулы), моллюски, брахиоподы и различные фосфатные проблематики (SSF) и т. д.
Относительно губок вопрос очень сложен. Существуют многочисленные указания на наличие спикул губок в докембрии. Подавляющее большинство таких указаний ошибочно и связано с неверной диагностикой спикул губок или неточным определением возраста пород. Однако часть указаний на сегодняшний день по разным причинам непроверяема. В связи с этим абсолютно исключить возможность появления спикул у губок в докембрийское время невозможно, и соответственно сегодня вопрос о центре пли центрах происхождения губок решен быть не может даже в самом приблизительном варианте.
Значительно лучше дело обстоит с древнейшими моллюсками. Более или менее очевидно, что "переходная зона" и прилегающие к ней зоны открытого моря несомненно были районом происхождения алданелл (Aldanella) и ряда других форм гастропод (или частично, возможно, моноплакофор). Расселение их происходило довольно быстро, во всяком случае алданелл (не исключен их планктонный образ жизни). В начале зоны D. regularis (второй зоны томмотского яруса) алданеллы достигли Ньюфаундленда. Исходя из сегодняшнего положения Сибирской платформы и Ньюфаундленда, средняя скорость миграции должна быть соизмерима со скоростью миграции археоциат - около 5 км в 1000 лет (а если исходить из наших реконструкций положения континентов, то и того меньше - около 3,5 - 4,0 км в 1000 лет).
Все эти подсчеты, конечно, очень относительны и отражают сугубо приблизительные данные с возможной ошибкой в несколько сотен процентов, тем более что скорость миграции на разных участках пути была, конечно, совершенно разной.
Но возвратимся к вопросам центров происхождения фаун. Более или менее очевидным оказалось, что для брахиопод рода алданотрета (Aldanothreta) этот регион является несомненно центром происхождения. Не исключено, что это окажется центром происхождения и для многих групп брахиопод, берущих свое начало от алданотрет.
Некоторое время тому назад, правда, серьезные сомнения высказали китайские специалисты. Они пытались доказать, что наиболее древние скелетные фауны (в том числе SSF, гастроподы, брахиоподы) так называемого мейшучунского яруса заведомо были древнее, чем томмотские. Более того, даже трилобиты из Китая стали считаться древнейшими в мире, а Китай - родиной трилобитов и всех SSF.
Многие специалисты мира уже были готовы поверить этому, если бы не два важных обстоятельства. Во-первых, все эти рассуждения велись в основном до опубликования монографического описания всей этой фауны. Ее опубликование с фотографиями породило бездну сомнений. Прежде всего выяснилось, что среди древнейших фаун присутствуют более молодые формы, и, таким образом, древний возраст был поставлен под сомнение. Спор разгорелся с особой силой на Международном геологическом конгрессе в Москве (1984), и было решено рассмотреть валидность определений фауны китайскими специалистами на специальном симпозиуме.
Во-вторых, в полном согласии с представлениями ряда ведущих палеонтологов оказались данные палеомагнитных исследований. На территории Сибири их проводил совместно с советскими коллегами американский ученый проф. Д. Киршвинк, а в Китае - группа исследователей во главе с Ли Янпином. Сопоставление этих данных показало, что толщи с фауной, которые китайские специалисты считали более древними, чем томмотские, оказались, наоборот, в основном более молодыми.
Поскольку мы неоднократно ранее останавливались на вопросе о большом сходстве в географическом распространении основных групп водорослей и археоциат, то по аналогии с последними, вероятно, можно предполагать, что для целого ряда групп карбонатных водорослей Сибирская платформа также была центром их происхождения. И действительно, обобщение глобального материала, сделанного Н. А. Дроздовой, показало правильность такого предположения. Таковы в общих чертах на сегодня данные по Сибири. Попробуем посмотреть, какими материалами мы располагаем в настоящее время по другим группам фаун и флор и другим территориям. Например, на всей площади Акадо-Балтийской провинции распространены плятисолениты. Однако максимум их числового состава или, как говорят, наиболее плотные их популяции встречены в той части этой провинции, где располагались Восточно-Европейская платформа и Скандинавия. Более того, самые древние представители этой группы присутствуют, как кажется в настоящее время, в пределах бассейна, протягивающегося с северо-востока на юго-запад и охватывающего нынешние центральные районы европейской части СССР, части Белоруссии, Литвы, Украины и Восточной Польши. Чуть позднее они появляются в Скандинавии и Англии и еще позднее - на западе Североамериканского материка. Можно ли более точно сказать сейчас о центре происхождения плятисоленит? Вряд ли. И вся беда состоит в том, что, во-первых, весь основной материал происходит из скважин, где в основном отбор керна (каменного материала) не превышает 3 - 5%, и это затрудняет точные зональные корреляции и точное определение возраста. И, во-вторых, на всей этой территории породы, состоящие в основном из глин, алевролитов и песчаников, содержат так мало фауны, что максимальная точность определения возраста - это томмотский ярус. Вспомним, что на Сибирской платформе томмотский ярус делится на 4 зоны, и это соответственно позволяет производить корреляцию и определение возраста, по крайней мере, в 4 раза точнее.
И наконец, в проблеме центров происхождения кембрийских фаун следует упомянуть выводы, которые могут быть получены в настоящее время и по трилобитам. Хотя эта группа не встречается с самого начала кембрия, т. е. с начала томмотского века, и при рассуждениях о времени ее появления не могут быть применимы те критерии, которые приемлемы при рассуждениях о группах, обнаруженных в основании кембрия, все же могут быть сделаны выводы большой степени достоверности. С чем это связано? А с тем, что в результате очень интенсивной деятельности Международной рабочей группы по границе кембрия и докембрия, и особенно советской национальной группы по той же проблеме, изученность низов кембрия в стратиграфическом смысле стала очень высокой. Достаточно сказать, что детальность расчленения нижнекембрийских отложений не уступает ни одному интервалу палеозоя и мезозоя.
И вот в результате оказалось, что хорошо понятна не только история раннекембрийских трилобитов в целом, о чем шла речь выше, но и начальные этапы развития этой группы.
Сегодня не вызывает сомнения, что наиболее древние трилобиты появились на Сибирской платформе. Дальнейшая их судьба была очень сложна. Вероятно, кроме того, что некоторые трилобиты мигрировали из Сибири, было еще несколько центров их происхождения, вокруг которых постепенно складывались соответствующие провинции.
Вопрос о первом центре происхождения трилобитов стал очевиден большинству специалистов лишь совсем недавно. А до последнею времени с "древнейшими" трилобитами происходили неоднократные сенсации. Одна из них связана с изучением разрезов Марокко, где известный немецкий исследователь К. Цуй обнаружил трилобиты в слоях более древних, чем указывалось ранее французским ученым П. Юпе. Интерес к этой находке был особенно велик, так как считалось, что трилобиты П. Юпе один из самых древних в мире, а соответственно находки К. Цуя еще более древние, как минимум, томмотские А до тех пор считалось, что в томмотских отложениях трилобитов нет, и как-будто бы разрушались представления о существовании в низах кембрия слоев без трилобитов. Многие ученые предприняли попытки переизучения и проверки этого материала, и очень скоро французский палеонтолог Ф. Дебренн в породах, откуда К. Цуем были собраны трилобиты, обнаружила и археоциат. А археоциаты оказались вовсе не томмотские, а атдабанские, и даже не самые древние из атдабанских.
Рис. 42. Реконструкция позиции континентов в кембрии (по Л. П. Зоненшайну и др.) Из-за неверного положения Сибири и Европы провинции Olenellus и "Промежуточная" оказались разорванными. Кроме того, рифогенные постройки частично оказываются в южных приполярных областях
G - Гондвана, Е - Европа, S - Сибирь, C - Китай, К - Казахстан, NA - Северная Америка
Но не успели еще улечься страсти вокруг марокканских трилобитов, как возникла новая идея древнейших в мире трилобитов из Китая. Мы уже вкратце обсуждали эту проблему ранее. Китайские специалисты очень правильно подметили большое сходство древнейших трилобитов Китая с марокканскими, но при этом не обратили внимания на то, что те уже перестали быть самыми древними.
По поводу древнейших китайских трилобитов было так много опубликовано работ и так часто они приводились в качестве примера древнейших трилобитов, что геологическая общественность стала проникаться мыслью о том, что это так. Это заблуждение последних лет было развеяно лишь в 1984 г. на Международном геологическом конгрессе в Москве, причем, может быть, это и не случилось бы, не сделай известный китайский специалист по трилобитам Чан Вентанг доклад, в котором прекрасно показал вероятную одновозрастность китайских и марокканских находок.
О биогеографии, центрах происхождения и путях миграции сказано вполне достаточно. Важно одно - для палеореконструкции картины мира эти данные по своему значению ничуть не менее важны, а в ряде случаев и значительно более важны, чем данные, обычно используемые в таких случаях. Крупнейшим недостатком многих реконструкций является именно недоучет палеобиогеографических данных.
Даже самая последняя реконструкция очень много сделавшего в этом вопросе Л. П. Зоненшайна и его коллег, доложенная на Международном геологическом конгрессе, находится в противоречии с биогеографическими данными (рис. 42). Это прежде всего хорошо видно на примере взаимного расположения Сибири, Европы и Китая. Нужно, правда, отметить, что данная реконструкция находится в определенном противоречии и с существующими палеомагнитными данными.
Л. П. Зоненшайн и его коллеги пишут, что их реконструкция наиболее близка к реконструкции А. Н. Храмова, опубликованной в 1982 г. Но это положения не спасает.
Заключение
Рассмотрев вкратце как будто бы все возможные вопросы временного и географического распространения организмов, фаций и климатических показателей, присовокупив к этому палеомагнитные данные, попробуем свести концы с концами.
При изучении проблемы границы докембрия и кембрия решаются, по существу, два главных вопроса: 1) как осуществляется переход от эпохи существования организмов в бесскелетном состоянии к эпохе преобладания скелетных форм и 2) почему этот процесс произошел?
Мы сегодня уже, казалось бы, очень много знаем о времени перехода от докембрия к кембрию, но всех знаний не хватает даже на то, чтобы ответить на главный вопрос: были ли существенны крупные абиотические изменения, происходившие в это время, главной причиной тех крупных изменений в органическом мире, о которых шла речь выше.
Попробуем рассмотреть некоторые аспекты глобальных абиотических изменений, произошедших при переходе от докембрия к палеозою. Читатель из предшествующих глав уже помнит, что существенные изменения произошли в эволюции осадочного процесса: произошел существенный сдвиг в соотношении накопления Са и Mg карбонатов, фосфоритонакопления, соленакопления, красноцветных морских отложений и т. д.
Остановимся на каждом из этих явлений несколько подробнее.
Исследователям многих регионов мира, занимающимся древними толщами, бросается в глаза одна интересная особенность: при нахождении доломитов вероятность того, что это докембрий, значительно выше, чем если обнаруживаются известняки, которые чаще будут кембрийскими. Это не строгое правило, но оно подтверждается столь часто, что, естественно, возникла мысль о том, что в докембрии больше накапливалось доломитов, а в кембрии - известняков. Произвести точные подсчеты, конечно, очень трудно. Во-первых, количество древних пород, сохранившихся от эрозии, составляет лишь небольшой процент. Во-вторых, сами подсчеты количества известняков и доломитов наталкиваются на трудности из-за многих причин. Геологи, описывая разрезы, не всегда дают точную оценку соотношений доломитов и известняков, чаще всего полагаясь на визуальное восприятие. Кроме того, например, все вторичные доломиты (т. е. доломиты, образованные по известнякам) должны быть подсчитаны, конечно, как известняки.
Рис. 43. Распределение карбонатов и фосфоритов в древних толщах а - соотношение известняков и доломитов в осадках верхнего докембрия и кембрия, б - время максимального фосфатонакопления
А кто сегодня может поручиться, что первичность и вторичность доломитов определена правильно? Мы знаем много курьезных случаев описания вторичных доломитов в качестве первичных, и соответственно это влекло за собой своеобразные выводы об условиях обитания той фауны, которая была обнаружена в этих доломитах. Но все же считая, что мы совершаем более или менее систематическую ошибку в оценке доломитов и известняков, я попробовал произвести расчеты на примере Сибирской платформы и некоторых районов Алтае-Саянской складчатой области (беря, конечно, за 100% только карбонатную составляющую и исключая из подсчетов терригенную и вулканогенную составляющую). Результаты этих подсчетов (рис. 43) показывают, что в начале кембрия происходит существенное увеличение накопления Ca-карбонатных пород и соответственно уменьшение Mg в осадках.
Вероятно, в прямой связи с этим явлением находится и развитие строматолитовых построек, очень обильных и крупных по своим масштабам в докембрии и значительно более редких и мелких в кембрии.
Аналогичные результаты, но еще более относительно точные - получаются при попытке подсчитать соотношение доломитов и известняков по Австралии и Северо-Американской платформе. Так что с определенной степенью достоверности можно считать характерным для перехода от докембрия к кембрию изменение характера карбонатонакопления от магниевого к кальциевому.
Рассматривая далее характер изменения карбонатонакопления, вспомним, что с началом кембрия связано необычное обилие железа в карбонатных породах (а особенно в известняках). Для многих регионов в связи с этим характерна первично красная окраска известняков. Таковы, например, томмотские и частично атдабанские отложения Сибирской платформы, известняки раннего кембрия ряда районов Алтае-Саянской складчатой области, Монголии, Австралии, Англии, Испании и Марокко, Ньюфаундленда и т. д.
Я уже говорил выше, что с началом кембрия связано первое по-настоящему крупное соленакопление. Примером этого служит упоминавшийся бассейн, расположенный на западе Сибирской платформы. Все исследователи, занимавшиеся специально проблемами эволюции соленакопления, отмечают определенную специфику этого первого крупного этапа фанерозоя, акцентируя внимание на преобладании калийных солей, а не натриевых.
В связи со всеми затронутыми проблемами интересны и обсуждаемые активно в последние годы вопросы древнего фосфоритонакопления. Многие ученые разных стран проявили горячий интерес к этой проблеме. Уже давно складывалось убеждение, что существуют вполне определенные эпохи повышенного фосфоритонакопления. И для мезо-кайнозойского времени это сейчас совершенно очевидно. Для докембрия и раннего палеозоя долгое время такой очевидности не было. Вероятнее всего, это было связано с трудностями в датировках фосфоритоносных отложений. Вспомним хотя бы историю месторождения Малый Каратау. С момента его открытия чл.-корр. Академии наук СССР П. Л. Безруковым еще в 30-е годы буквально до начала 70-х годов считалось, что фосфориты имеют среднекембрийский возраст. Однако оказалось, что фосфориты Малого Каратау имеют томмотский возраст. Парадокс истории с месторождениями Малого Каратау состоит в том, что в отличие от многих случаев, когда на площадях развития фосфоритов в породах очень мало органических остатков, по которым можно было определить возраст, в этом районе фауны оказалось очень много. Так много, что сегодня эти разрезы являются опорными для данного региона и именно по ним произведено зональное расчленение раннего, среднего и позднего кембрия, и более того - один из разрезов предлагается в качестве мирового стандарта границы кембрия и ордовика.
К сожалению, эта история не является исключением, а скорее обычна. В большинстве случаев и до сих пор при поисках фосфоритов тратятся колоссальные средства. Предварительное и параллельное обстоятельное биостратиграфическое (палеонтологическое) изучение региона сэкономит и время и деньги.
Но вернемся все же к проблемам древнего фосфоритонакопления. В связи с деятельностью как минимум двух проектов Международной программы ("Граница кембрия и докембрия" и "Фосфориты") стал гораздо яснее возраст отложений главных древних фосфоритовых регионов. В этой связи академики Лувсанданзан (МНР), А. Л. Яншин, австралийский ученый Д. Шергольд и автор пришли к выводу о существовании в начале кембрия крупной эпохи фосфоритонакопления. Детальные работы по Малому Каратау, Монголии и Китаю показали, что возраст этой эпохи может быть определен даже в более узком интервале: томмотский - атдабанский века.
Но все это было бы, может быть, даже не столь интересно, если бы не выяснилось еще одно важное обстоятельство: на Сибирской платформе, например, где нет никаких серьезных фосфоритопроявлений, все породы томмотского яруса имеют повышенное содержание P2O5. Но даже и это может показаться и не столь удивительным, так как в породах томмотского яруса Сибирской платформы содержится масса ископаемых с фосфатным скелетом.
Аналогичный эффект повышенного содержания P2O5 наблюдается и в других регионах, где нет ни промышленных фосфоритопроявлений, ни обильной фосфатной фауны.
Из этих данных, вероятно с определенными допущениями, вытекает вывод о высоком содержании фосфора в морских водах раннего кембрия. Однако, что является причиной и что следствием, когда встает вопрос о временной связи развития фосфоритов и фосфатных скелетных ископаемых, в настоящее время еще не ясно, хотя идея о повышенном содержании в водах фосфора кажется предпочтительнее. Несколько слов о кремнистых образованиях.
Достаточно хороших подсчетов содержания кремнистых пород в верхах докембрия и низах кембрия, к сожалению, нет. Но на примере разрезов Сибирской платформы и Алтае-Саянской складчатой области бросается в глаза более значительное количество кремнистых пород в докембрии. Читатель не должен думать, что, отмечая повышение содержания Ca-карбонатов, фосфатов и уменьшение силикатов в процессе осадконакопления кембрия, я подвожу к мысли о том, что именно это было причиной формирования скелетов разного состава.
Никакой прямой связи здесь даже не может быть, но общее изменение химизма бассейнов несомненно должно было сказаться на изменении метаболизма у многих организмов.
Обзор причин возникновения скелета у кембрийских организмов делали А. А. Шевырев, И. Н. Крылов и др. Они правильно подметили, что большинство авторов гипотез пыталось выдвинуть какую-либо одну из причин, объясняющую феномен возникновения скелета. Вероятно, все они неверны, но во многих из них есть рациональное зерно.
Но прежде чем бегло рассмотреть некоторые из них, вкратце вспомним основные вехи в истории становления скелетных фаун.
Во-первых, не исключено, что первые попытки строить скелет были осуществлены еще 1 - 1,5 млрд. лет тому назад, но не были столь удачны, чтобы дать серьезный толчок к развитию скелетной фауны.
Во-вторых, достоверные "скелетные" формы с органической трубкой встречены уже в середине венда (редкинская серия). Я подчеркиваю, что первые трубки состояли из органического вещества. Этот момент очень важен, так как, возможно, существует определенная связь между тем, что первыми появились скелеты из органического вещества, и основными принципами биоминерализации. Сейчас наиболее популярно представление, что в большинстве случаев образование минеральной фазы скелетов идет на органической матрице.
В-третьих, за некоторое время до появления у очень многих групп возможности строить скелет, в немакитдалдынском веке появляются трубчатые ископаемые.
В-четвертых, момент, который мы выбрали за рубеж докембрия и кембрия, знаменует собой появление возможности строить скелет у очень многих групп, и химический состав скелета этих групп крайне разнообразен и сразу исчерпывает почти все варианты, которые затем используют фанерозойские группы. На одно интересное явление при этом я хотел бы обратить внимание читателей. Всегда считается, что агглютинированный скелет - это наиболее примитивная форма построения скелета. Однако на сегодня в ископаемой летописи агглютинированные скелеты начинают встречаться значительно позже, чем все остальные.
И наконец, в-пятых, в истории становления скелета есть еще по меньшей мере один важный этап, когда сколет начинают строить и представители членистоногих. Это происходит с запозданием, по крайней мере, на ярус по отношению ко многим другим группам, т. е. в атдабанском веке. Таким образом, история становления скелета у метазоа неодноактное явление. В этой истории есть, правда, один рубеж (граница кембрия и докембрия), который значительно выделяется. Но все же история становления скелетов растянулась приблизительно на 70 - 100 млн. лет и выглядит в виде ряда этапов.
Но вернемся к гипотезам появления скелетной фауны. Вероятно, сразу мы отбросим все те, которые исходили из более высокого метаморфизма докембрийских пород, в результате чего были уничтожены органические остатки. Это все очень старые воззрения. Теперь-то мы знаем, сколь слабо метаморфизованными могут быть докембрийские породы и как много их на всех континентах, а фауны со скелетом все же в них нет.
На другой гипотезе, исходившей из наличия скелетных организмов в докембрии, все же необходимо остановиться более подробно. Еще со времен Ч. Уолкота неоднократно высказывались, и даже в самое последнее время, идеи о том, что фауна зародилась в глубинах Мирового океана и затем мигрировала в мелководные моря, расположенные на континентах. Концепция на первый взгляд трудно проверяемая, но ряд соображений все же не позволяет рассматривать эту гипотезу даже в качестве рабочей. А дело вот в чем. Изучение путей миграции фауны дает нам противоположные результаты.
Во всех группах наиболее древние представители известны из отложений мелководных эпиконтинентальных бассейнов. Если бы концепция была верна, то древнейшие фауны мы, конечно, находили бы в отложениях геосинклинальных областей. Ну и, конечно, мы вообще не знаем достоверных глубоководных отложений кембрия и соответственно глубоководной фауны. Раньше упоминалось, что даже традиционно считавшиеся глубоководными радиолярии в кембрийских отложениях встречены в совершенно очевидно мелководных осадках.
Чаще всего мысль ученых возвращалась к проблеме пересыщенности морских вод углекислым газом. Вероятно, одним из первых эту мысль высказал акад. А. П. Виноградов. И действительно, при пересыщенности CO2 было затруднительно образование карбонатных скелетов. Но, как мы видели, карбонатные скелеты составляют лишь часть, причем небольшую часть, скелетов, известных в низах кембрия. Пересыщенность морских вод CO2 никак не могла отражаться на формировании органических или, например, силикатных скелетов. Кроме того, такая постановка вопроса находится в противоречии с наличием больших карбонатных построек в докембрии. Были и другие разновидности "химического" подхода к объяснению возникновения скелета, но они кажутся еще менее удачными. Например, некоторые ученые предполагали пересыщенность морских вод хлором и т. д.
В самое последнее время стали возрождаться идеи о космических факторах, повлиявших на возникновение скелета. Основоположником такого направления мышления был знаменитый немецкий палеонтолог О. Шиндевольф. Сейчас, на новом витке осмысливания возможных космических причин, ученые обратили внимание на так называемые иридиевые аномалии.
Появление в разрезах прослоев с высоким содержанием иридия стали связывать с процессами столкновения Земли с крупными космическими телами, в результате которых возможно глобальное распространение тончайшего материала с повышенным содержанием этого элемента. Многие ученые предполагают, что в момент столкновения Земли с крупными космическими телами происходят серьезные изменения на поверхности нашей планеты, последствия которых существенно сказываются на состоянии и развитии органического мира. Сторонники таких представлений особенно воспряли духом, когда аномальные содержания иридия стали обнаруживаться во многих разрезах на границе мела и палеогена (мезозоя и кайнозоя). К этому времени приурочены, как известно, значительные изменения в органическом мире. Правда, здесь есть одна сложность - начало этих изменений мы начинаем наблюдать почему-то задолго до времени возникновения иридиевой аномалии.
Применительно к этой границе речь идет о вымирании многочисленных меловых групп. В кембрии дело обстоит столь же неясно. Первые данные по повышенному содержанию иридия на границе кембрия и докембрия были получены именно из Сибири, но с этим уровнем связано не вымирание, а, наоборот, появление способности у многих групп строить скелет. Позднее аномальные содержания иридия были обнаружены в разрезах юга Китая, и казалось, что, возможно, мы будем иметь еще один "глобальный" уровень с аномально высокими содержаниями иридия. Но, увы, вскоре выяснилось, что уровень в Китае совершенно иной и находится где-то внутри атдабанского яруса. Уместно упомянуть здесь и то, что само по себе возникновение локальных иридиевых аномалий может быть вызвано разными причинами.
Таким образом, здесь еще очень много неясного. Но идея О. Шендевольфа сводилась к тому, что космические факторы могут быть причиной усиления и даже сдвига в определенном направлении мутационного процесса, приведшего к возникновению скелетных форм. На сегодня никаких свидетельств мы, естественно, не имеем, но, как мне кажется, отбрасывать совсем такую возможность нельзя.
Широкое распространение получили разнообразные "экологические" гипотезы. Столь же давно, как и концепция возникновения скелетных фаун в глубинах Мирового океана, существует представление о появлении хищников и связанном с ним развитием скелетной фауны. Эта концепция имеет ряд разновидностей. Соображения о появлении хищничества, конечно, не лишены смысла, но объяснить все таким образом все же невозможно. Эта концепция не учитывает этапности становления скелетных фаун и специфики этих этапов. Кроме того, для подтверждения такой концепции хотелось бы видеть не только многочисленных представителей жертв, которых, как оказывается, мы видим очень много, но и какие-то свидетельства присутствия хищников.
С тех же давних времен существует довольно своеобразное представление о возможном переходе организмов к бентосному существованию (обитанию на дне), и как следствие этого - приобретение скелета. К сожалению, большое число бесскелетных организмов докембрия - несомненный бентос, а из самых ранних кембрийских скелетных форм - многие, вероятно, планктон.
Довольно остроумную концепцию выдвигают некоторые исследователи, полагая, что скелетообразование началось в связи со способностью организмов синтезировать коллаген. В свою очередь, необходимым условием появления коллагена был достаточный уровень содержания кислорода.
Трудность, однако, состоит в том, что у многих групп беспозвоночных, появившихся тогда в начале кембрия, не было коллагена как скелетостроящего белка.
Можно было бы и далее рассматривать многие и многие соображении и гипотезы, но они очень хорошо и популярно рассмотрены еще А. А. Шевыревым (в 1982 г.), А мы попробуем посмотреть, что же изменилось за последние десять - двенадцать лет. А изменилось то, что сейчас, вероятно, уже нет исследователей, которые пытались бы объяснить произошедшее на границе докембрия и кембрия каким-либо одним из факторов. Изменилось и то, что сегодня уже нет исследователей, которые могли бы полагать, что разные группы организмов, обнаруженные в начале кембрия, возникли именно в это время. Всем сейчас ясно, что начало томмотского века - это лишь время появления возможности этими организмами строить скелет.
Из всего того, что я пытался рассказать выше, следует, как мне кажется, довольно определенно только следующее. Достаточно яркие изменения органического мира на границе докембрия и кембрия, выразившиеся в появлении скелетных ископаемых, отражают сочетание, возможно достаточно уникальное, подготовленности самого органического мира к возможности построения скелетов и подготовленности всей окружающей обстановки для "спровоцирования" и "разрешения" скелетообразования.
Литература
Бгатов В. И. История кислорода земной атмосферы. М.: Недра, 1985.
Заварзин Г. А. Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 1984.
Обстановки осадконакопления и их эволюция. М.: Наука, 1984.
Палеонтология: Доклады. 27-й Междунар. геол. конгр. М.: Наука, 1984. Т. 2.
Палеоокеанология: Коллоквиум. Доклады. 27-й Междунар. геол. конгр. М.: Наука, 1984.
Ранняя история Земли. М.: Мир, 1980.
Розанов А. Ю. Закономерности морфологической эволюции археоциат и вопросы ярусного расчленения нижнего кембрия. М.: Наука, 1973.
Соколов В. С., Федонкин М. А. И еще 100 миллионов лет... - Наука в СССР, 1983, No 5.
Томмотский ярус и проблема нижней границы кембрия. М.: Наука, 1969.
Федонкин М. А. Беломорская биота венда (докембрийская бесскелетная фауна севера Русской платформы). М.: Наука, 1981.
Эволюция осадочного процесса в океанах и на континентах. М.: Наука, 1983.
Earth's earliest biosphere: Its origin and evoluliou / Ed. W. Schopf. Princeton: Univ, press, 1983.
Объяснения некоторых терминов
Агглютинированный скелет - скелет, сложенный из обломочного материала, собранного организмом из окружающей среды и скрепленного органическим веществом, выделенным самим организмом.
Батисифон - род фораминифер, имеющих "раковину" в виде агглютинированной трубки.
Глауконит - минерал из класса силикатов, подкласса слоистых силикатов, семейства слюд, название от греческого "глаукос" - зеленовато-синий. Минерал, по которому K/Ar методом производят определения абсолютного возраста осадочных пород.
Геосинклинальная область - обычно линейно вытянутые подвижные участки земной коры с контрастными тектоническими движениями, активным магматизмом, характерны большие мощности пород.
Гомология - сходство в строении органов, основанное на общности происхождения.
Диверсификация - изменение, разнообразие. Центры диверсификации - центры увеличения разнообразия видов разных групп организмов.
Книдарии - группы кишечнополостных, обладающие стрекательными клетками.
Коллаген - белок, основа соединительных тканей животных (сухожилия, хрящи и т. д.).
Конвергенция - независимое приобретение сходства - у неродственных организмов.
Конулярии - подкласс Conulata, условно включенный в класс Scyphozca (сцифоидные) типа кишечнополостных. Одиночные организмы с хитиновым (?) скелетом обычно в виде четырехгранной пирамиды. Некоторыми специалистами конулярии рассматриваются как прикрепленные медузы.
Кратон - стабильный, консолидированный участок земной коры.
Мантия - (геол.) оболочка Земли, расположенная между корой и ядром. Верхняя граница проходит по поверхности Мохоровичича (5 - 70 км от поверхности Земли). Температура мантии не превышает 2000 - 2500° С.
Метаосадочные породы - первично осадочные породы, впоследствии сильно измененные в результате различных процессов.
Молассы - комплекс в основном обломочных горных пород (конгломераты, песчаники, глины), образующийся в краевых и межгорных прогибах при разрушении поднимающихся гор.
Мшанки - водные, обычно морские, колониальные животные типа щупальцевых. Колонии состоят из микроскопических особей зооидов.
Погонофоры - тип морских беспозвоночных, близкий к червям, живущих в хитиноидных трубках. Длина от нескольких см до метра, на глубинах от 20 м до 10 км.
Полихеты (Polychaeta) - многощетинковые черви, типа кольчатых червей (Annelida).
Приапулиды - небольшая в настоящее время группа морских червей. Донные животные, ведут роющий образ жизни в иле и песке. Передняя треть животного усажена продольными рядами шипов и может вворачиваться внутрь. Размеры современных форм от 0,2 до 10 см. Хищники. Ископаемые известны начиная со среднего кембрия.
Сфинктозоа - группа проблематичных организмов, обитавших в морях прошлого, обладавших скелетом, состоявшим из пористых пластин.
Таксон - любая систематичная единица, употребляемая в биологии (палеонтологии). Например: вид, род, семейство, отряд, класс и т. д.
Хетогнаты (щетинкочелюстные) - небольшая, довольно обособленная от других типов группа морских животных. Тело состоит из головы, на которой расположены две боковые группы мощных крючкообразных хватательных щетинок, туловища и хвоста, окаймленных плавниками. Размеры тела современных форм от 1 до 10 см. Быстрые, активно плавающие хищники. Достоверные ископаемые известны, вероятно, начиная со среднего кембрия.
Эпиконтинентальный бассейн - (epi - греч. на, над, сверх и т.п.) морские бассейны, расположенные на континентах.
Юдомий - самое верхнее подразделение докембрия ранга системы региональной шкалы Сибирской платформы. Вероятный эквивалент (и синоним) венда.
Указатель латинских названий
Acanthopyrgus 37
Ajacicyathina 39
Albumaris рис. 4 (вкл.)
Aldanella 27, 71, 72, 78
Aldanothreta 78
Anabarella 27
Anabarites 22
Annelida 94
Archaeooides 24
Bergeroniellus рис. 15 (вкл.)
Cambria рис. 15 (вкл.)
Cambroclavus 47
Cambrotubulus 22
Capsulocyathina 38
Chancelloria 33, 34
Charnia рис. 3 (вкл.)
Charniodiscus рис. 3 (вкл.)
Coeloscleritophora 43
Conulata 93
Coscinocyathina 39
Coscinocyathus рис. 18 (вкл.)
Crustacca 33, рис. 15 (вкл.)
Dentalium 28
Dickinsonia рис. 3 (вкл.)
Dokidocyathina 38
Epiphyton 35, 74
Fomitchella 42
Fordilla 29
Gaparella 24
Gemma 21
Girvanella 21, 74
Hadimopanella 39, 40
Halkieria 45, 47
Hiemalora рис. 4 (вкл.)
Heraultipegma 29
Hydroconozoa 27
Hyolithelius 32
Inkrylovia рис. 3 (вкл.)
Koksodus 45, 47
Latouchella 27
Lapworthella 44
Leiosphaeridia рис. 6 (вкл.)
Lukatiella 24
Maichanella 45, 46
Microdyction 45, 47
Mongolotubulus 42
Monocyathina 38
Nochoroicyathina 39
Olenellus 63, 73
Ovatoscutum рис. 4 (вкл.)
Platysolenites 30, 31, 71
Polychaeta 94
Profallotaspis 33
Protodipleurosoma рис. 4 (вкл.)
Protohertzina 22, 42
Protozoa 24
Pteridinium рис. 3 (вкл.)
Radiocyathus 40
Redlichia 63, 73
Renalcis 21, 35, 74
Rhombocorniculum 42
Rostroconchia 29
Rozanoviella 45, 46
Sabellidites 22
Sachites 43, 44
Salanacus 45, 47
Scyphozoa 93
Sunnaginia 45, 46
Tannuolina 45, 46
Tommotia 44
Tribrachidium рис. 4 (вкл.)
Tumulduria 45
Udocania 15
Volhorthella 29, 31, 72
Volumbrella 26
Wiwaxia 43
Zhijinites 47

domain: geography