Закономерности захоронения организмов и сохранения их остатковв ископаемом состоянии изучаются особым разделом палеонтологии, который был назван известнымсоветскимпалеонтологом И.аА.аЕфремовым тафономией.
Рис. 1. Схема фоссилизации скелетных остатков (из Д.Хаксли);
а — череп на дне водоема заносится осадками; б — осадки уплотняются в твердую осадочнуюпороду, органические(и отчасти неорганические) вещества костей замещаются минеральнымисолями;
в — минерализованный череп вовмещающей породе; г— разрушение осадочной породы открываетфоссилизованный череп.
Наиболее часто в ископаемом состоянии сохраняются остаткиорганизмов,погребенные в осадках на дне водоемов. В воде каждого водоема — моря, реки или озера— постоянно находятся во взвешенномсостоянии различные частицы неорганического и органического происхождения. Они попадают в водупри размыве берегов, смываются с поверхности суши дождевыми потоками, оседают на поверхность водыиз воздуха. Взвешенные в воде частицы под действием силы тяжести постепенно оседают на дно инакапливаются там ввиде ила, песка или других осадков. Это происходит в спокойных участкахводоемов, где отсутствует взмучивающее осадки сильное течение (в заводях,омутах, лагунах и т. п.). Попавшие в воду трупы животных или остаткирастений раньше илипозже также опускаются на дно водоема и заносятся осадками. Для того чтобыпоявился шанс для сохранения остатков организмов в ископаемом состоянии,необходимо особое (иредкое) сочетаниеряда условий (скорость течения, характер осадков, химический режим водоема),при котором труп будет погребен в осадках раньше, чем произойдет значительное разложениеего мягких тканей и органических веществ, входящих в состав его скелета.
Скелетные ткани животных состоят изнеорганических и органических веществ. При окаменении (фоссилизации) скелетныхостанков происходят сложные химические процессы, в ходе которыхорганические веществапостепенно разрушаются и замещаются неорганическими, осаждающимися израстворов, которые циркулируют в уплотняющихся осадках. Это могут быть кристаллы определенныхминералов(известковый шпат, серный или медный колчедан, кварц, пирит и др.). Этотпроцесс называется минерализацией. Степень минерализации ископаемых костей можетбыть различной в зависимости от конкретных условий. Исходные неорганическиевещества, входящие всостав скелета, также могут частично или полностью замещаться кристалламиразличных минералов, причем это замещение происходит с сохранением первоначальнойструктуры скелетного образования, нередко вплоть до тонких ее деталей. Этот геохимическийпроцесс получилназвание метасоматоз. Так скелетные элементы, не изменяя своей формы,перестраиваются химически и превращаются в своего рода каменные модели(псевдоморфозы), точно копирующие строение исходных образований (рис. 1).Мягкие ткани трупов животных обычно полностью разлагаются (из этого правила имеютсяочень редкие исключения, речь о которых пойдет ниже).
Из уплотняющихся под действием давленияосадков на дне водоемов формируются осадочные горные породы, примером которых могутслужить песчаники и сланцы. В них-то и могут быть заключены окаменевшие скелетные остаткивымерших организмов. Иногда последние столь обильны, что образуют основную массу осадочной породы. Ктаким породам, называемым органогенными, принадлежат, прежде всего известняки,которые могут состоять из скелетных остатков иглокожих (морских лилий, морскихежей), раковин брахиопод и моллюсков, построек кораллов, раковинокодноклеточных фораминифер. Органогенной породой является также каменный уголь.Каменные и бурые углиобразованы остатками растений, захоронившимися в огромных количествах вобширных мелких заболоченных водоемах, связанных с морским побережьем (типаморских лагун или речных дельт). В таких водоемах разложению больших массотмирающих растений препятствовал недостаток кислорода. На этой основеформировалисьторфяники, которые при повышениях уровня, моря оказывались погребенными под морскимиосадками. В условиях повышенного давления под толщей осадков торфяники переходят вископаемое состояние,превращаясь в каменный уголь.
Нередко скелетное образование (например,раковина) само по себе не сохраняется, подвергаясь растворению, но на вмещающейпороде остается отпечаток его наружной поверхности, а на породе,заполнившей полостьраковины и образующей так называемое внутреннее ядро — отпечаток внутренней поверхностипоследней. Промежутокмежду двумя отпечатками (внутренним и наружным) может заполниться кристалламикакого-либо минерала, образующего псевдоморфозу исчезнувшейраковины.
В некоторых осадочных породах могутсохраняться отпечатки листьев растений, а в очень редких случаях — и мягкотелых, лишенных скелетаживотных, подобных червям и даже медузам. Примером такого рода может служитьзнаменитая эдиакарская фауна. Это захоронение мягкотелых животныхпозднедокембрийского времени (см. ниже) возникло, вероятно, на краю пляжа, куда волнывремя от времени выбрасывали морских животных, тела которых быстро заносило тончайшим песком,сохранившим их отпечатки.
Относительно часто в осадочных породахвстречаются куски окаменевших стволов деревьев (иногда целые стволы),представляющие собойпсевдоморфозы ряда минералов (кварца, опала, бурого железняка и др.) подревесине. Известны целые окаменевшие леса — крупные скопления больших пней инижней части стволов, сохранивших вертикальное положение.
НЕПОЛНОТА ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОЙЛЕТОПИСИ
Из сказанного выше вытекает несколькоследствий, важных для понимания соотношений между доступными для изучениянаборами ископаемых форм из различных местонахождений (ориктоценозами) иреально существовавшими в прошлом сообществами организмов (палеобиоценозами). Вориктоценозе исследователь имеет дело не с общностью совместно жившихорганизмов, а с совокупностью погибших, объединенных общим местом захоронения. Конечно, в составориктоценоза могли попасть и организмы, действительно обитавшие совместно(входившие в один палеобиоценоз), но нет никакой гарантии, что в действительности они нежили в совершенно различных местах и объединились лишь в процессе захоронения (например,снесены течением рекив один омут). Из этого правила имеются исключения, но чаще ориктоценозыпредставляют искусственные объединения вымерших организмов, которые моглижить в разных местах и даже в разное время.
Вторым важным следствием рассмотренныхзакономерностей захоронения ископаемых остатков является представление овыборочности захоронения. Очевидно, взависимости от особенностей строения и образа жизни различные виды имели совершенно разныешансы сохраниться впалеонтологической летописи. Преимущества в этом отношении получали, во-первых,виды, обитавшие в воде или около водоемов, во-вторых, виды, имевшие твердыйскелет, в-третьих,виды, обладавшие достаточно высокой численностью. Захоронение ископаемых остатков вообщеявление очень редкое, зависящее от случайного совпадения многих необходимыхфакторов, и, как всякий вероятностный процесс, проявляется как закономерность лишь придостаточно большой выборке.
Таким образом, неполнота палеонтологическойлетописи закономерна— в ней сохраниласьлишь незначительная часть из числа видов, обитавших на Земле в разныегеологические эпохи. Эта неполнота усугубляется еще и тем, что судьба уже фоссилизованных остатковорганизмов полна превратностей. Ископаемые остатки могут быть разрушены поддействием самых различных причин. Вмещающая их осадочная порода можетподвергнуться метаморфизации — глубокому преобразованию, сопровождающемусяперекристаллизацией,—под действием высоких давлений и температур на большой глубине (известняки приэтом превращаются в мраморы, песчаники — в кварциты, суглинки и супеси— в гнейсы и т. д.).При этом разрушаются почти все ископаемые остатки организмов. Такова судьбавсех осадочных породдревнейших эпох, от которых поэтому сохранилось чрезвычайно мало палеонтологическихданных.
Поверхностное расположение породы сископаемыми остатками также может оказаться гибельным для последних; наповерхности горные породы подвергаются интенсивной переработке — выветриванию, или гипергенезу,— под действиемперепадов температуры, проникновения атмосферных осадков, размыва и переносапотоками воды, активности различных организмов. Так, корни растенийвыделяют химическиевещества, которые растворяют прилежащие участки породы. Все это приводит кразрушению ископаемых остатков, особенно быстрому, если они окажутся на самойповерхности. Вновь выйдя на свет после сотен миллионов лет пребывания в глубинегорной породы,остатки вымерших организмов разрушатся чрезвычайно быстро, если не будут вовремяобнаружены и спасены палеонтологами.
РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМЫ СОХРАНЕНИЯ ИСКОПАЕМЫХОСТАТКОВ ОРГАНИЗМОВ
Помимо рассмотренной нами основной формызахоронения остатковорганизмов в осадках на дне водоемов, имеются и некоторые другие, более редкие способыфоссилизации.
Кости позвоночных хорошей сохранностиобнаруживают в асфальтовых лозерах, образующихся в результате просачивания нефтина поверхность. Животные, по-видимому, принимают эти лозера за водоемы ипогибают в них. Асфальт, пропитавший кости, обеспечивает их надежное сохранение.Пример местонахождения такого рода — асфальтовые лозера в Ла-Бреа(Калифорния), из которых были добыты многочисленные остатки вымершихмлекопитающих.
Известно сохранение ископаемых организмов и возокерите (горныйвоск), происхождение которого также связано с нефтью. В 1907 г. в районеБогородчан (ныне Ивано-Франковская область) в горном воске был найден целыйтруп молодого шерстистого носорога.
Широко известно сохранение ископаемыхостатков насекомых в янтаре, представляющем собой окаменевшую древесную смолу.В толще янтаря насекомое кажется полностью сохранившимся. Можно разглядеть членики его ножек,тонкие усики, ветвление жилок на крыльях. Однако в действительности телонасекомого полностью разложилось и остался лишь очень четкий отпечаток егонаружной поверхности.
Сохранение фоссилизованных мягких тканей иорганов животныхпредставляет особую редкость. Здесь прежде всего нужно упомянуть находки сохранившихся взамороженном состоянии трупов мамонта, шерстистого носорога и некоторых другихживотных —современников мамонта — в вечной мерзлоте. Эти животные обитали на Земле в геологическинедавнее время — втечение последнего оледенения, закончившегося около 10 000 лет назад. Трупыживотных, обитавших вприледниковой зоне, попадали иногда в трещины ледника или в водоемы типа речныхстариц и болот, подстилавшиеся мощным слоем вечной мерзлоты — оледеневшего грунта, которыйсохранился до нашего времени на обширных территориях Сибири, Северной Европы иСеверной Америки. В промерзшем грунте туши мамонтов и других животныхсохранялись, как в гигантском холодильнике, и ученые смогли в нескольких случаях детальноисследовать иханатомию и даже получили точные сведения об их питании (по замороженномусодержимому желудков).
Еще более редкий случай представляетмумификация трупов в условиях сухого и жаркого климата, подобного климатупустынь. В 1908 г. Ч. Штернбергом были найдены в Вайоминге псевдоморфозынескольких мумий динозавров-траходонов, образованные мелкозернистым песчаником.По-видимому, животные погибли во время песчаной бури; их трупы былизанесены сухим песком. После мумификации высохшие ткани были замещены песчаником в процессеметасоматоза.
СЛЕДЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫМЕРШИХОРГАНИЗМОВ
Помимо остатков самих организмов, вископаемом состоянии сохраняются и различные следы их жизнедеятельности, которыеиногда могут датьценную дополнительную информацию о времени существования и образе жизниоставивших их существ.
Наиболее известные ископаемые остатки такогорода —постройки различныхрифообразующих организмов. Эти постройки образованы либо наружным скелетомколониальных животных (например, коралловые рифы, создаваемые колониальными кишечнополостными), либоотложениями минеральных солей, извлеченных из морской воды различными водорослями. Такиеотложения накапливаются в местах произрастания водорослей в виде плотных массизвестняка трубчатого или глобулярного строения (рис. 2), образуя такназываемыестроматолитовые рифы.
Многие морские животные (некоторые губки,морские ежи, моллюски) способны высверливать в скалах углубления, растворяякамень выделениямиспециальных желез или с помощью особого сверлильного аппарата. В этихуглублениях животные закрепляются и находят себе убежище. Моллюски-камнеточцы(например, морские финики Botula, Lithophaga и др.) могут проделывать в камнедовольно длинныеходы. Эти полости в твердых камнях сохраняются как характерные ископаемые следыжизнедеятельности соответствующих животных.
Могут сохраниться в ископаемом состоянии иследы, оставленные конечностями наземных животных на мягком грунте изаполнившиеся затемосадками. Иногда такие ископаемые следы обнаруживаются на плитах окаменевшихосадков, так сказать, с обратной стороны — как выпуклые образования,представляющие своего рода естественные слепки следов. По следам удаетсяисследовать способы передвижения и походку вымерших животных.
Вообще следы жизнедеятельности вымершихорганизмов очень разнообразны. Упомянем еще следы зубов древних хищников наископаемых раковинахи костях, фоссилизованные остатки пищи внутриокаменевших 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. Относительночасто встречаютсяокаменевшие 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 исчерпывающийперечень разных формфоссилизации остатков вымерших организмов и следов их жизнедеятельности,рассмотрим лишь основные формы, которые позволяют составить представление охарактере палеонтологической летописи и ее документов.
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | ... | 31 | Книги по разным темам