История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие - Дональд Протеро

Псевдоокаменелость или настоящая окаменелость?

После стольких ложных тревог с псевдоокаменелостями геологи вполне справедливо относились со скепсисом к любой находке, которую кто-либо провозглашал свидетельством докембрийской жизни. Здесь легко сделать ошибку. Природные камни и минералы самыми разными способами могут образовывать структуры, которые выглядят (для неопытного собирателя) как настоящие окаменелости. Многие охотники за породами раскалывают сланцы, обнаруживают на них нечто тонкое, ветвящееся, кружевное черного цвета и думают, что это ископаемое растение. В действительности это хорошо известная псевдоокаменелость – дендриты пиролюзита; она возникает в результате ветвящегося роста кристаллов оксида марганца. Многим палеонтологам какой-нибудь любитель вручал камень странной формы и заявлял, что это «окаменевшее яйцо», «окаменевший мозг», «окаменевшее сердце» или даже «окаменевший фаллос». В большинстве случаев это просто конкреции[54] – отложения, которые приняли соответствующий внешний вид.

Между тем в 1878 г. в качестве свидетельства докембрийской жизни предложили еще одну примечательную структуру. Молодой Чарльз Дулиттл Уолкотт работал ассистентом у легендарного Джеймса Холла, первого специалиста, официально занимавшего должность геолога и палеонтолога штата Нью-Йорк. (Впоследствии Уолкотт стал ведущим палеонтологом Америки; в разные годы он был руководителем Смитсоновского института, директором Геологической службы США и президентом Национальной академии наук.) Приехав в город Саратога-Спрингс (курорт и Мекку лошадиных скачек) в долине Гудзона, Уолкотт остановился в месте, которое сейчас называется Лестер-Парк, – примерно в 3 милях к западу от Саратога-Спрингс. Там он обнаружил крупное обнажение слоистых структур, которые выглядели наподобие разрезанных кочанов капусты (рис. 13.2). Такие образования уже были известны геологам, которые назвали их строматолитами (от древнегреческих слов, означающих «слой» и «камень»). Однако образцы в Лестер-Парке были необычными. Двадцативосьмилетний Уолкотт написал и опубликовал свою первую научную статью о них, назвав находку Cryptozoon (от древнегреческих слов, означающих «скрытый» и «жизнь») и заявив о биологическом происхождении объекта.

Рис. 13.2 Похожие на капусту слоистые строматолиты из Лестер-Парк (штат Нью-Йорк), получившие название криптозоон. Их верхние части срезаны ледником. Фото автора

Разумеется, научное сообщество встретило это заявление весьма прохладно. Ученые уже обожглись на многослойной структуре, которую Доусон назвал эозооном, и теперь были недоверчивы. Самый известный и влиятельный палеоботаник мира, сэр Альберт Чарльз Сьюард, много лет отвергал криптозоон Уолкотта. Он справедливо утверждал, что в этих образованиях нет ни органических структур, ни детализированных растительных тканей и ничто не исключает возможность возникновения данных слоев при росте минералов.

Тем не менее специалисты обнаруживали и описывали все больше строматолитов разных видов. Одни из них походили не на разрезанную капусту, а выглядели как высокие колонны с куполом. Другие были по форме вытянутыми конусами (Conophyton) или состояли из куполообразных слоев, уплощенных в центре (Collenia). В поздних докембрийских породах Сибири нашли множество разнообразных и хорошо сохранившихся строматолитов, поэтому советские геологи занялись наименованием и описанием таких структур. И все же доказательств того, что они действительно органические, а не геологические, не было.

Залив Шарк

Единственный убедительный способ показать, что строматолиты подлинные ископаемые, – обнаружить их живыми в современном мире. Однако почти все известные строматолиты относились к докембрию: за некоторыми исключениями им было более 550 млн лет. Некогда самые распространенные и зримые окаменелости на планете, они таинственным образом исчезли в кембрии, когда началась эволюция многоклеточных животных.

Прорыв произошел во время обычной геологоразведки в малоизвестном регионе. В 1956 г. геолог Брайан Логан из Университета Западной Австралии и его коллеги составляли карту северного побережья этого штата. Они двигались вдоль берега и добрались до соленой лагуны под названием залив Шарк (Акулья бухта) примерно в 800 км к северу от Перта. Исследуя местность во время отлива, геологи обнаружили в мелководном районе Хэмлин-Пул множество колонн с куполообразными вершинами высотой метр и больше (рис. 13.3). Эти образования были по виду точными копиями криптозоона и других структур, которые относили к строматолитам.

Рис. 13.3 Современные купольные строматолиты из залива Шарк в Австралии. Источник: Wikimedia Сommons

Внимательное изучение образцов показало, что структуры залива Шарк действительно состоят из миллиметровых слоев отложений – точно таких же, как в ископаемых строматолитах. Но теперь ученые смогли установить, что образовало эти таинственные слоистые объекты. Верхняя поверхность каждой колонны была покрыта липким матом синезеленых бактерий (цианобактерий), растущих под солнцем. В старых книгах их называли синезелеными водорослями, но это неверно: водоросли – настоящие растения с эукариотическими клетками, в которых есть ядро и органеллы, в то время как цианобактерии – это прокариоты без выделенного ядра, но с протеканием внутренних химических процессов, необходимых для фотосинтеза.

После дальнейшего анализа этих колонн стало понятно, как складывалась их слоистая структура. На верхнем липком слое мата из нитей цианобактерий при отливе оседает и застревает мелкий материал. Затем нити, стремясь к солнечному свету, прорастают сквозь такой осевший слой и создают новую липкую пленку, на которой застревает новый осадок. Так происходит каждый день, поэтому при регулярно повторяющихся условиях вы можете получить объект с сотнями суточных слоев. Когда цианобактерии умирают, они оставляют после себя кучки слоистого осадка, в которых нет органического материала, и они не столь похожи на растения, как хотелось бы палеоботаникам.

Планета этого грязного налета

Так почему же строматолиты, господствовавшие на Земле в течение 3 млрд лет, практически исчезли около 500 млн лет назад? Оказалось, залив Шарк уникален не только из-за колонии живых строматолитов. У него очень узкий выход в океан, который перекрывает песчаная коса, ограничивающая потоки воды во время приливов и отливов. Кроме того, залив находится в тропическом регионе, поэтому в нем велика скорость испарения. В результате вода в заливе оказывается очень соленой (7 %, вдвое больше солености океана). Это чересчур много для большинства улиток и других организмов, которые в противном случае съели бы пленки водорослей и цианобактерий, естественным образом растущих на породах в приливных зонах по всему миру.

Когда в 1961 г. была опубликована статья о находке в заливе Шарк, мнение ученых быстро поменялось, и вскоре большинство палеоботаников и геологов согласились с тем, что строматолиты действительно представляют собой самые настоящие ископаемые структуры. За прошедшие годы их колонии обнаружили еще в нескольких районах, и у всех этих мест одна общая черта: здешняя вода негостеприимна по отношению к любым другим организмам – особенно к улиткам и прочим животным, которые могут поедать липкие маты. Я был у строматолитов, растущих в соленых лагунах вдоль тихоокеанского побережья Нижней Калифорнии; они есть в соленых водах западного побережья Персидского залива; огромные колонны с куполообразными вершинами, похожие на колонны залива Шарк, также найдены в соленых лагунах Лагоа-Салгада («Соленая лагуна» в переводе с португальского) в Бразилии. Среди немногих строматолитов, растущих в условиях