СЛЕДЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫМЕРШИХ ОРГАНИЗМОВ
Помимо остатков самих организмов, в ископаемом состоянии сохраняются и различные следы их жизнедеятельности, которые иногда могут дать ценную дополнительную информацию о времени существования и образе жизни оставивших их существ.
Наиболее известные ископаемые остатки такого рода - постройки различных рифообразующих организмов. Эти постройки образованы либо наружным скелетом колониальных животных (например, коралловые рифы, создаваемые колониальными кишечнополостными), либо отложениями минеральных солей, извлеченных из морской воды различными водорослями. Такие отложения накапливаются в местах произрастания водорослей в виде плотных масс известняка трубчатого или глобулярного строения (рис. 2), образуя так называемые строматолитовые рифы.
Многие морские животные (некоторые губки, морские ежи, моллюски) способны высверливать в скалах углубления, растворяя камень выделениями специальных желез или с помощью особого "сверлильного аппарата". В этих углублениях животные закрепляются и находят себе убежище. Моллюски-камнеточцы (например, морские финики Botula, Lithophaga и др.) могут проделывать в камне довольно длинные ходы. Эти полости в твердых камнях сохраняются как характерные ископаемые следы жизнедеятельности соответствующих животных.
Могут сохраниться в ископаемом состоянии и следы, оставленные конечностями наземных животных на мягком грунте и заполнившиеся затем осадками. Иногда такие ископаемые следы обнаруживаются на плитах окаменевших осадков, так сказать, с обратной стороны - как выпуклые образования, представляющие своего рода естественные слепки следов. По следам удается исследовать способы передвижения и походку вымерших животных.
Вообще следы жизнедеятельности вымерших организмов очень разнообразны. Упомянем еще следы зубов древних хищников на ископаемых раковинах и костях, фоссилизованные остатки пищи внутри окаменевших скелетов животных, там, где когда-то находились органы
Рис. 2. Строматолит (по И. Н. Крылову).
пищеварения, окаменевшие экскременты (копролиты) с непереваренными остатками пищи, ископаемые норы. Относительно часто встречаются окаменевшие "коконы", в которых двоякодышащие рыбы пытались пережить засуху, зарывшись в ил на дне пересохшего водоема (как это делают и их современные потомки).
Мы не можем представить здесь исчерпывающий перечень разных форм фоссилизации остатков вымерших организмов и следов их жизнедеятельности, рассмотрим лишь основные формы, которые позволяют составить представление о характере палеонтологической летописи и ее документов.
В заключение этого раздела нужно отметить, что нередко действие самых различных неорганических факторов приводит к появлению "псевдоископаемых", т. е. таких объектов, которые внешне в большей или меньшей степени напоминают остатки вымерших организмов или следов их жизнедеятельности. Например, на стенках трещин в мелкозернистых породах иногда наблюдаются черные ветвящиеся образования, напоминающие окаменевший мох. В действительности это особые формы кристаллизации оксидов марганца.
Иногда сходство псевдоископаемых с внешним обликом каких-либо организмов или их органов бывает настолько велико, что может ввести в заблуждение даже ученых. Особенно любопытна, пожалуй, находка "ископаемого человеческого мозга", обнаруженного в 1925 г. в карьере кирпичного завода в районе г. Одинцово Московской области. Этот "мозг", на котором были заметны не только основные отделы, но даже борозды и извилины коры больших полушарий, в действительности оказался кремневой конкрецией вокруг обломка коралла.
Отметим попутно, что внешнее строение головного мозга у вымерших позвоночных действительно удается иногда исследовать - на внутренних ядрах черепномозговой полости, воспроизводящих отпечаток ее внутренней поверхности, которая обращена к мозгу и у высших позвоночных (птиц и млекопитающих) тесно к нему прилегает. Слепок мозговой полости можно получить и искусственно, После удаления заполняющей ее породы. Изучению строения и эволюции головного мозга у вымерших животных посвящен особый раздел палеонтологии - палеоневрология 1.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ИСКОПАЕМЫХ ОРГАНИЗМОВ
Обнаружив остатки ископаемых организмов в обнажении каких-либо осадочных горных пород, палеонтологи производят геологическое обследование и составляют точное описание обнажения, чтобы правильно построить план дальнейших раскопок и собрать данные для тафономического анализа, т. е. для изучения особенностей захоронения остатков организмов и условий формирования данного местонахождения ископаемых.
Обнаруженные ископаемые остатки тщательно собирают, не пренебрегая никакими осколками, так как они могут иметь огромную научную ценность. Части скелета, оставшиеся в породе, палеонтологи извлекают не сразу: ископаемые остатки часто очень хрупки, их препаровка требует много времени, терпения и специальных навыков. Поэтому никак нельзя рекомендовать любителям заниматься таким делом самостоятельно - обычно это приводит к непоправимой порче образцов. Долг каждого человека, обнаружившего какие-либо необычные ископаемые остатки, как можно скорее сообщить об этом ученым. Обычно скелет извлекают вместе с окружающим его участком породы - целым блоком (монолитом). Собственно препаровка идет уже в лаборатории. Она осуществляется разными методами, в зависимости от качества ископаемых остатков и твердости вмещающей породы. Хрупкие кости пропитывают специальным клеевым составом, придающим им прочность. Окружающую породу удаляют зубилами или с помощью струи сжатого воздуха (или углекислого газа) с добавлением корундового порошка. Внедряется препаровка с использованием ультразвуковых установок. В некоторых случаях замечательные результаты дает химическая препаровка с растворением вмещающей породы кислотами (в зависимости от качества породы применяют различные кислоты - уксусную, соляную, плавиковую и др.). Используют также камнерезные и шлифовальные станки, с помощью которых получают тонкие срезы и шлифы изучаемых образцов.
Для исследования объектов сложной формы, которые трудно выделить из вмещающей породы, иногда используют заимствованный из анатомии метод изготовления серии срезов с последующей графической реконструкцией. Кусок породы, заключающий в себе окаменелость, разрезают на ряд тонких параллельных срезов, на каждый из которых попадает какая-то часть изучаемого объекта. Затем все эти срезы фотографируют или зарисовывают в определенном масштабе и по серии изображений воссоздают и внешнюю форму, и детали внутренней структуры объекта.
Отпрепарированные образцы подвергаются детальному анатомическому изучению с использованием различных микроскопов, от слабоувеличивающих бинокулярных стереоскопических, позволяющих исследовать относительно крупные объекты, до электронных, обеспечивающих увеличение в несколько десятков тысяч раз.
Палеонтологические коллекции хранятся централизованно, в крупных музеях, известных ученым всего мира, - это важно, поскольку большинство палеонтологических находок уникально и должно быть доступно для исследования ученым разных стран. В СССР крупнейшие палеонтологические музеи находятся в Москве и Ленинграде; палеонтологические экспозиции имеются также в природоведческих и краеведческих музеях ряда других городов.
МАСШТАБЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ
Изучая эволюцию организмов, необходимо иметь представление о ее ходе во времени, о продолжительности тех иди иных ее этапов.
Историческая последовательность образования осадочных пород, т. е. их относительный возраст, в данном районе устанавливается сравнительно просто: породы, возникшие позднее, отлагались поверх более ранних пластов. Соответствие относительного возраста пластов осадочных пород в разных регионах можно определить, сопоставляя сохранившиеся в них ископаемые организмы (палеонтологический метод, основы которого были заложены в конце XVIII начале XIX в. работами английского геолога У. Смита). Обычно среди ископаемых организмов, характерных для каждой эпохи, удается выделить несколько наиболее обычных, многочисленных и широко распространенных видов; такие виды получили название руководящих ископаемых. По их наличию и устанавливают примерную одновременность образования сравниваемых пластов осадочных пород.
Как правило, абсолютный возраст осадочных пород, т. е. промежуток времени, прошедший со времени их образования, непосредственно установить нельзя. Информация для определения абсолютного возраста содержится в изверженных (вулканических) породах, которые возникают из остывающей магмы. При различных проявлениях тектонической активности жидкая магма может прорвать кору и, постепенно остывая, кристаллизуется поверх осадочных пород (при вулканическом излиянии на поверхность) или в глубине их толщи (при интрузии - вторжении магмы, не достигающем поверхности коры). Абсолютный возраст изверженных пород можно определить по содержанию в них радиоактивных элементов и продуктов их распада. Радиоактивный распад начинается в изверженных породах с момента их кристаллизации из расплавов магмы и продолжается с постоянной скоростью до тех пор, пока все запасы радиоактивных элементов не будут исчерпаны. Поэтому, определив содержание в горной породе того или иного радиоактивного элемента и продуктов его распада и зная скорость распада, можно достаточно точно (с возможностью ошибки около 5%) вычислить абсолютный возраст данной изверженной породы.
Для осадочных пород приходится принимать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород.
Длительное и кропотливое изучение относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, потребовавшее напряженной работы нескольких поколений геологов и палеонтологов, позволило наметить основные вехи геологической истории Земли. Для удобства история Земли разделена на крупные временные промежутки, называемые геологическими эрами; эры (за исключением наиболее древних) разделены на меньшие промежутки - геологические периоды; периоды, в свою очередь, на геологические эпохи (см. таблицу на с. 18). Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологического (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, приводящие к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразовательные процессы, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры. Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегулярно, продолжительность различных эпох, периодов и эр различна. Обращает на себя внимание огромная длительность древнейших геологических эр (археозойской и протерозойской), которые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого подразделения). Это обусловлено в первую очередь самим фактором времени - древностью отложений археозоя и протерозоя, подвергшихся за свою длительную историю значительному метаморфизму и раз
Основные подразделения геологической истории Земли, их абсолютный возраст и продолжительность (в млн. лет)
Геологические эры
Геологические периоды
Геологические эпохи
Абсолютный возраст
Продолжительность
Кайнозойская
Четвертичный
Голоцен (совр.)
0,02
0,02
Плейстоцен
1,5+-0,5
1,5-2
Неогеновый
Плиоцен
12+-1
10
Миоцен
26+-1
15-17
Палеогеновый
Олигоцен
37+-2
11-13