Текст книги "Что произошло 600 миллионов лет назад"

Автор книги: Алексей Розанов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 7 страниц)

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.