На заре жизни. Органический мир докембрия

Загадочные образования — акритархи

Три-четыре десятилетия назад в практику геологов прочно вошел так называемый спорово-пыльцевой метод определения возраста осадочных толщ. Еще в XIX в. было установлено, что споры и пыльца растений, такие, казалось бы, хрупкие и эфемерные, способны сохраняться в горных породах в течение многих сотен миллионов лет. Плотной кутиновой оболочке, окружающей эти остатки, не страшны никакие кислоты, поэтому споры и пыльцу можно в больших количествах извлекать из горных пород с помощью мацерации.

Как и животный мир, растительность нашей планеты прошла долгий эволюционный путь. Поэтому остатки растений используются для определений возраста с не меньшим успехом, чем остатки животных. Растительность очень чутко реагировала на изменения климата, следовательно, по изменениям в составе спорово-пыльцевых комплексов можно детально восстанавливать природные условия древних эпох и иногда очень подробно сопоставлять одновозрастные отложения. Особенно много дал этот метод для изучения континентальных, наземных отложений.

В конце 1940-х годов основоположница спорово-пыльцевого метода С. Н. Наумова подвергла мацерации несколько образцов из древнейших толщ Урала. Результаты были ошеломляющими. В древних «немых» докембрийских толщах были обнаружены спороподобные остатки, причем некоторые их признаки (в частности, наличие своеобразной трехлучевой щели прорастания) позволили сделать вывод, что эти остатки являются спорами наземных растений. Интерес к открытию был настолько велик, что академик Н. С. Шатский сделал в июне 1947 г. на эту тему специальный доклад на заседании Академии наук СССР.

В последующие годы появилось большое количество статей о находках «древнейших спор». В 1960 г. С. Н. Наумова сопоставила по этим остаткам рифейские отложения Южного Урала, Европейской территории СССР, Сибири и Китая. Б. В. Тимофеев, руководитель группы ленинградских исследователей, за последние 15 лет опубликовал несколько десятков научных работ, проводя определение возраста и сопоставления древних толщ на огромных расстояниях от Тихого до Атлантического океана. Практически каждая его статья содержала новые сенсационные данные.

Однако обилие таких сенсаций стало настораживать ученых. Украинский геолог А. М. Ищенко обнаружил споры растений в железных рудах Кривого Рога, имеющих возраст более 2 млрд. лет. Стали появляться сообщения о находках спор в сильно измененных породах вплоть до кристаллических сланцев и гнейсов. Но ведь гнейсы — не просто перекристаллизованные породы, но и переплавленные, образовавшиеся на больших глубинах и при высокой температуре. В них никак не могли сохраниться органические остатки! И тем не менее они были.

Разгадку этого фантастического явления нашла С. Н. Наумова. Оказалось, что мельчайшие спороподобные остатки, имеющие размеры всего до нескольких микрон, могут вместе с грунтовыми водами «путешествовать» внутри горных пород. Дождевая вода, просачиваясь в глубь пластов, извлекает эти остатки из более молодых отложений и вмывает их в более древние пласты или даже в гранитные массивы. Известны и обратные явления, когда в нефти из молодых мезозойских или третичных отложений были обнаружены заведомо более древние споры. В результате некоторые толщи, определенные Тимофеевым по спороподобным остаткам как докембрийские, в действительности оказались более молодыми, палеозойскими или мезозойскими. Именно так случилось с метаморфизованными горными породами Центральной Камчатки.

Все это вызвало у геологов реакцию, которую точнее всего можно было бы назвать массовым отливом энтузиазма. Некоторые исследователи, в частности Наумова, долгое время вообще не публиковали новых данных о находках спороподобных остатков. Другие, наоборот, продолжали печатать одну статью за другой, не упоминая о возникающих трудностях и о новых фактах, опровергающих сделанные ранее определения и сопоставления.

Правда, в последние годы детальные исследования специалистов в нашей стране, Польше и ГДР показали, что далеко не все из спороподобных остатков являются вмытыми из более молодых пластов.

Существуют и несомненные остатки докембрийских микроорганизмов (рис. 7). Но вряд ли их можно считать спорами растении. Выяснилось, что за трехлучевую щель у них были ошибочно приняты складки на оболочке. Настоящие споры наземных растений с несомненной трехлучевой щелью появились только в силуре. Рассмотрим эти докембрийские остатки подробнее.

Рис. 7. Спороподобные остатки — акритархи — из докембрийской пачелмской серии русской платформы (по Н. А. Волковой). Увеличено в 600 раз.

Основная часть их представляет собой мелкие тельца сферической или овальной формы диаметром от нескольких микрон до нескольких десятков, реже — сотен микрон. Впрочем, слово «тельца» по отношению к этим остаткам не совсем точно. Это не сами тельца, а их пустые оболочки, имеющие толщину всего несколько десятых долей микрона. Внешняя их поверхность может быть гладкой, а может иметь разнообразные выступы, бугорки, ячейки, шипики и складочки. Именно такие складочки и принимаются иногда ошибочно за трехлучевую щель прорастания. В действительности такой щели у докембрийских микроскопических остатков нет. Иногда в оболочках наблюдаются мелкие отверстия — поры и своеобразное углубление, которое называется устьицем, или пиломом.

К каким группам органического мира относились эти организмы — не выяснено до сих пор. Вероятнее всего, они плавали (точнее, парили) в верхних слоях морской воды и пассивно переносились течениями. После смерти их остатки оседали на дно. Такие организмы называются планктонными (греческое слово «планктон» означает «блуждающие»). Неясно, был ли это фитопланктон или зоопланктон, т. е. мельчайшие растения вроде одноклеточных водорослей или одноклеточные животные. Когда исследователи убедились, что это заведомо не споры наземных растений, было высказано предположение, что они могут быть остатками каких-то родственных организмов, похожих на гистрихосфер. Под этим названием были известны шиповатые сферические тельца из более молодых (мезозойских) отложений. Гистрихосферами стали называть и древние остатки независимо от того, имелись ли на них выступы и шипы или нет. Большинство ученых склонялись к мнению, что это скорее всего одноклеточные водоросли. Но детальное изучение «настоящих», мезозойских гистрихосфер показало, что это не растения, а остатки одноклеточных жгутиковых — динофлагелляг. В неблагоприятных условиях эти организмы выделяют плотную защитную корочку и превращаются в цисты — неподвижные тельца, способные вынести временное пересыхание водоема и прочие беды. Но отнести к зоопланктону все докембрийские спороподобные остатки ученые не решились.

Сейчас их обычно называют акритархами, что дословно означает «неясного, неопределенного происхождения» (в последних трудах Б. В. Тимофеева и его коллег можно встретить еще одно название: сфероморфиды). Возможно, что основную их часть составляют остатки одноклеточных водорослей, хотя ряд исследователей предполагают, что среди них могут быть (особенно в самых верхних слоях докембрия) и цисты или яйца мельчайших животных, и споры растений.

Правда, многие геологи относятся весьма осторожно к новым попыткам использовать акритархи для возрастных определений или для сопоставления древних толщ. В научной литературе до сих пор не появилось каких-либо работ, подробно разбирающих причины ошибок или предлагающих четкие критерии отличия вмытых, «чужих» акритарх от «собственных», докембрийских, действительно живших в то время. К тому же систематика этих образований запутана до предела, и одно и то же образование может быть описано под различными названиями.

И все же комплексы акритарх уже сейчас дают возможность сравнивать древние пласты по крайней мере в пределах достаточно крупных районов — таких, как Марковская нефтеносная площадь в верховьях реки Лены в Сибири, или значительные части Белоруссии, Польши, Германской Демократической Республики. Намечаются различия в комплексах акритарх, позволяющие иногда отличать докембрийские отложения от кембрийских. Но проводить детальные сопоставления докембрийских толщ различных регионов и материков по акритархам пока, по-видимому, еще преждевременно.