На заре жизни. Органический мир докембрия

Остатки докембрийских животных

Больше половины этой книги посвящено описанию различных растительных остатков. Это не случайно. Водорослевые образования, особенно строматолиты и микрофитолиты, составляют подавляющее большинство органических остатков докембрия и встречаются повсеместно. Но мало этого. Все исследователи единодушно приходят к выводу, что вообще появление современных форм жизни на Земле стало возможным только благодаря растениям. Геохимические, литологические и историко-геологические исследования неумолимо приводят к заключению, что на ранних стадиях развития пашей планеты на ней вообще не было свободного кислорода. Это, естественно, исключало возможность самого появления многоклеточных животных.

Пока нет единого мнения о составе атмосферы, ее плотности и температуре в те далекие времена. Большинство исследователей считают, что в атмосфере тогда было много аммиака, углекислого газа, возможно, водорода и метана. Вполне вероятно, что такой химический состав атмосферы оказывал (при прочих равных условиях) значительное влияние и на физические условия у поверхности Земли. Так, большое количество углекислого газа вызывало, очевидно, «парниковый эффект» — задержку тепла у поверхности почвы и как следствие — общее повышение температуры воздуха; отсутствие кислорода (следовательно, и озона) делало атмосферу проницаемой для ультрафиолетовой радиации, губительной в больших количествах для всего живого. Анализируя результаты, полученные советской космической станцией, опустившейся на поверхность Венеры, член-корреспондент АН СССР П. Н. Кропоткин сравнивал атмосферу Венеры с земной, какой она была в далеком прошлом.

С появлением растений началась постепенная разгрузка атмосферы от избыточной углекислоты. Значительная ее часть связывалась растениями и в первую очередь синезелеными водорослями в карбонатные соединения с образованием мощных пластов органогенных известняков. Другая часть двуокиси углерода была переработана в органическое вещество, что привело к поступлению в атмосферу значительных количеств кислорода уже на довольно ранних стадиях развития растительного мира планеты. К сожалению, мы даже приблизительно не можем оценить это количество с помощью каких-то цифр.

Кислород был нужен не только для дыхания — мы уже упоминали об «озоновом щите», защищающем в наши дни все живое на планете от губительного ультрафиолетового излучения. Правда, было подсчитано, что вода также может защитить организмы, и для этого нужна не очень большая глубина — всего 10 м. Однако с появлением кислорода появился и озон, и животные смогли выходить на мелководье, несомненно более удобное для жизни, чем большие глубины.

Мы не можем пока точно сказать, где и когда появились первые многоклеточные организмы, и не можем даже приблизительно сказать, как они выглядели. Несколько лет назад советский палеонтолог Н. В. Покровская провела интересные подсчеты. Она проследила изменение нескольких типов кембрийских организмов в течение кембрия и оценила скорость их эволюции. Затем она оценила уровень эволюции организмов на нижней границе кембрия и попробовала подсчитать, сколько времени понадобилось этим организмам (если считать скорость эволюции постоянной) для того, чтобы достигнуть этого уровня, так сказать, от нуля. Получилось, что многоклеточные животные должны были появиться за 150–200 млн. лет до начала кембрия. Это приходится на рубеж 770–720 млн. лет назад и приблизительно совпадает с нижней границей вендского комплекса, верхнего подразделения рифейской группы. Американский исследователь П. Клауд называет примерно такую же цифру.

Однако первые многоклеточные животные могут оказаться и немного старше. Мы договорились не брать во внимание остатки, природа которых не вполне ясна. Поэтому я не буду говорить об отпечатках с возрастом до 2 млрд. лет и более (упоминаются и такие!). Но есть и несомненные отпечатки животных довендского возраста. Это так называемые чарнии из Англии, встреченные в породах, возраст которых заведомо больше 700 млн. лет (приводились цифры до 1 млрд. лет), и сабеллидиты из Туруханского района, собранные из среднерифейских или верхнерифейских толщ.

«Подумаешь, всего две находки на весь мир», — скажет читатель. Вообще говоря, достаточно было бы и одной несомненной находки. Однако кроме них имеется большое количество и косвенных доказательств.

Австралийский исследователь М. Глесснер утверждает, что в Центральной Австралии в породах с возрастом около 1 млрд. лет обнаружены несомненные следы каких-то роющих организмов. Подобную находку сделал и в нашей стране геолог В. Е. Забродин. На Южном Урале, у поселка Авзян, в среднерифейских отложениях, имеющих возраст не менее 1200 млн. лет, он обнаружил явные следы роющих организмов, вроде норок в илистом грунте. Такие же норки он нашел в верхнерифейских отложениях у города Усть-Катав на Южном Урале, имеющих возраст около 800 млн. лет, и в еще более древних толщах в бассейне реки Низьвы на Северном Урале.

Наконец, еще одно свидетельство времени появления первых животных могут дать и некоторые катаграфии. В главе об этих остатках мы упоминали о вермикулитесах — вытянутых округлых тельцах с тонкой оболочкой. Считают, что вермикулитесы — это комочки илистого грунта, прошедшие через кишечник животных-илоедов. Но раз есть такие образования — должны были быть и илоеды. Массовое появление вермикулитесов также приурочено к среднему рифею и попадает опять на тот же интервал — 1000–1200 млн. лет назад. Однако червя-илоеда никак нельзя назвать примитивным существом. Очевидно, нужно было еще какое-то время на развитие животных до такого относительно высокого уровня. Если все эти доводы верны, то появление многоклеточных животных отодвигается еще дальше, т. е. уже гораздо ближе к нижней границе рифея, на рубеж в 1500–1600 млн. лет.

По второму вопросу — где они появились — споров идет гораздо меньше. Это были, очевидно, не очень глубокие морские отмели, где пышно произрастали водоросли. Впрочем, высказывались предположения и о том, что древняя фауна появилась сначала на огромных океанических глубинах. Поэтому, мол, так мало их остатков сохраняется в древнейших осадочных породах. Но с этим трудно согласиться: несомненно, что первые животные питались растительной пищей, а для жизни водорослей необходим свет. И чего ради первые животные стали бы забиваться вместо пышных водорослевых пастбищ в черные безжизненные океанические пучины? Ведь теперешние обитатели глубин ушли туда, чтобы избежать конкуренции с другими животными. А в те далекие времена пусть даже самые слабые и примитивные существа были поистине властелинами морей: никого другого-то на планете вообще не было! Правда, современные синезеленые водоросли нередко содержат вещества, мало полезные, а то и ядовитые для животных. Недаром массовое развитие водорослей в Каховском или в Куйбышевском искусственных морях приносит столько хлопот жителям прибрежных поселков: вода сначала «зацветает», а потом начинает «гнить». Может быть, что-то сходное наблюдалось и в древних водоемах. Но вряд ли можно допустить, что такие условия существовали на всех отмелях земных морей.

Менее вероятным выглядит предположение, что первые животные появились где-то в континентальных озерах. Мы уже говорили, что для защиты от губительной ультрафиолетовой радиации им был нужен постоянный надежный покров воды толщиной метров в десять. А озера все-таки водоемы недолговечные.

Итак, примерно 1,5 млрд. лет назад в морях нашей планеты появились первые многоклеточные животные. Эти животные не имели ни раковин, ни панцирей, словом, никаких скелетов, ни внутренних, ни наружных. Поэтому так редко сохраняются их остатки в древних горных породах. Метаморфизм осадочных пород превращает известняки в мраморы, глины — сначала в глинистые, а потом в кристаллические сланцы, песчаники — в сливные кварциты. При этом перекристаллизовываются и стираются со страниц геологической летописи даже гораздо более крепкие раковинки или костяки более молодых ископаемых живых существ. А неизмененных, не-метаморфизованных докембрийских пород почти не существует. Требовались совершенно уникальные условия, чтобы образовались и сохранились отпечатки, слепки таких мягкотелых животных. И все-таки общее число находок докембрийских бесскелетных остатков измеряется многими сотнями.

Подавляющее большинство их происходит из одной точки — из района Эдиакары, расположенного в Австралии, к северу от города Аделаиды. Здесь, в засушливом полупустынном районе, австралийский геолог Р. Спригг в 1947 г. обнаружил своеобразные отпечатки на поверхностях напластования песчаников Паунд, относящихся к верхней части докембрийской серии Аделаида. С тех пор это место посещалось геологами много раз, и общее число находок сейчас превышает 1400 экземпляров, среди которых определены представители 25 видов животных, относящиеся по крайней мере к 19 родам. Особенно много и плодотворно занимается поисками и изучением этих остатков М. Глесснер.

Основная часть эдиакарских животных были кишечнополостными. Больше всего среди них (13 видов) медузоподобных организмов. Тут и очень крупные (до 40 см в диаметре) эдиакарии, и совсем маленький лоренцинитус, имеющий в поперечнике всего 5–6 мм, и плоские гладкие бельтанеллы (рис. 20) и радиально-ребристые псевдоризостомитесы — словом, они очень разнообразны и по внешнему облику, и по размерам. Но особенно поразительно то, что мы имеем дело с отпечатками медуз, таких, казалось бы, совершенно непригодных для захоронения организмов. Ведь медузу и из воды-то обычно вынуть нельзя, ее студенистое, похожее на кисель тело протекает между пальцами. И это — не единственный случай таких находок. Отпечатки, похожие на австралийских медузообразных существ, встречены и на других континентах, в частности, в валдайских отложениях Прибалтики — остатки бельтанелл, на Кольском полуострове — эдиакария, в Приднестровье — цикломедуза.

Рис. 20. Так выглядят некоторые отпечатки мягкотелых бесскелетных животных из верхних горизонтов докембрия.

1,3,4 — остатки организмов из группы рангеид, возможных кишечнополостных: 1 — птеридиниум из системы Нама Юго-Западной Африки (по П. Клауду); 3, 4 — чарния из кварцитов Паунд Южной Австралии, уменьшено в 2 раза (по М. Глесснеру); 2, 7 — медузообразные организмы; 2 — отпечатки, близкие к бельтанеллам из верхнего докембрия Русской платформы (находка А. А. Клевцовой), увеличено в 2 раза; 7 — бельтанелла (уменьшено в 2,5 раза) из кварцитов Паунд Южной Австралии (по М. Глесснеру); 5, 6 — возможные предки трилобитов: 5 — вендия из верхнего докембрия Русской платформы (по Б. М. Келлеру), увеличено в 1,8 раза; 6 — сприггина (натуральная величина) из кварцитов Паунд Южной Австралии (по М. Глесснеру); 10 — диккинсония из тех же слоев (уменьшено в 2 раза); 8, 9 — организмы неясной систематической принадлежности из кварцитов Паунд (по М. Глесснеру): 8 — трибрахидиум (натуральная величина); 9 — парванкорина (увеличено в 1,5 раза).

К кишечнополостным относят и своеобразные отпечатки, напоминающие по форме отпечатки листьев и побегов растений, в частности папоротники. Сходство настолько значительно, что один из родов этих организмов был назван птеридиниум. Напомним, что один из самых распространенных родов паноротников называется птеридиум. Разница в названии в две буквы очень точно соответствует разнице во внешнем виде этих отпечатков и папоротника. Но птеридиниумы, как и близкие к ним рангеи (рис. 21), чарнии и арбореи (рис. 22) — не растения. Они очень напоминают современные «мягкие кораллы» — альционарии или «морские перья» — пеннатулярии. Это — колониальные кишечнополостные близкие родичи кораллов, но лишенные жестких скелетов. В наши дни «морские перья» распространены довольно широко от арктических морей до тропиков и от литоральной зоны, которая осушается при отливе, до глубины 6120 м (рекордная глубина обитания кораллов). Кстати, об этих своеобразных животных очень интересно писал Ч. Дарвин в своем «Путешествии натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». Отпечатки древних «морских перьев», кроме Австралии, встречены в Англии, в Южной Африке и в Северной Америке. Найдены они и в нашей стране, на крайнем севере Сибири — на Оленекском поднятии. Я уже упоминал, что английские чарнии имеют довольно древний возраст — заведомо больше 700 млн. лет.

Несколько сотен эдиакарских отпечатков принадлежат организмам, похожим на членистоногих или на некоторых современных плоских червей. Это сприггины и диккинсонии. По мнению Штормера, большого знатока морфологии трилобитов, отпечатки сприггин похожи на трилобитов, лишенных панциря. Глесснер считает, что примитивными членистоногими являются и остатки преокембридиум — овальные тельца со сложным мелколопастным рельефом (рис. 23).

Рис. 21. Реконструкция Rangea longa — мягкотелого кишечнополостного животного из кварцитов Паунд Южной Австралии (уменьшено в 2,5 раза).

Слева — «лицевая» сторона, справа — «спинная», сверху — поперечный разрез (по М. Глесснеру)

Рис. 22. Еще один представитель кишечнополостных из кварцитов Паунд Австралии, похожий на современные «морские перья», — Arborea arborea, уменьшено в 2,5 раза (по М. Глесснеру)

Рис. 23. Преокембридиум (увеличено в 10 раз) — загадочное существо из докембрийских кварцитов Паунд Австралии. Возможно, эти организмы были предками моллюсков. (По М. Глесснеру)

Похожие бесскелетные трилобитоподобные организмы жили в вендское время и на территории Европейской части нашей страны. В керне Яренской скважины, поднятом с глубины 1552 м, профессор Б. М. Келлер нашел отпечаток такого существа и назвал его Vendia sokolovi (в честь известного советского палеонтолога академика Б. С. Соколова). Природа вендий вызывает много споров. Соколов и Глесснер считают их членистоногими. Однако этому противоречит отсутствие симметрии: правая и левая стороны не совсем одинаковы. Поэтому высказывались предположения, что вендия может быть остатком какого-то кишечнополостного животного. В. В. Меннер предполагает, что она близка к «морским перьям», хотя и существенно отличается от известных чарний и птеридиниумов. А. Ю. Розанов находит, что вендия похожа на медузу, лежащую на боку. В этом случае мы имеем дело с уникальным отпечатком.

В кварцитах Паунд найдены и остатки других групп животного мира. Трибрахидиум представляет собой выпуклый дискообразный отпечаток с тремя спирально закрученными валиками в центре. Возможно, что это — один из предшественников иглокожих. Остатки парван-корина похожи на крохотный щит или на детский воздушный змей овальной формы с продольным гребнем в форме якоря. Их считают возможными предками гребневиков.

Б. С. Соколов в последние годы изучает остатки многочисленных и разнообразных червеподобных организмов — сабеллидитов. Основная их часть (по мнению Соколова, это — древние погонофоры) приурочена к нижним горизонтам кембрия, но есть находки и в несомненно докембрийских слоях.

Практически использовать находки всех этих мягкотелых бесскелетных остатков (например, для определения по ним возраста пород) пока невозможно. Уж больно редко они встречаются. Но их значение для восстановления общей картины органического мира переоценить трудно. Они показывают, что никаких «актов творения» на нижнем рубеже кембрия не происходило, что многие группы организмов существовали и в докембрии. Но их остатки доходят до нас очень редко, потому что эти существа не имели твердых скелетных образований и их отпечатки сохраняются в исключительно редких случаях. Зато если такой случай представлялся (так это было в Эдиакаре) — их количество измеряется многими сотнями. Значит, докембрийские моря вовсе не были безжизненными или малонаселенными!