Земля и жизнь - Александр Вологдин

Мощная водная оболочка, покрывающая более двух третей поверхности Земли, является местообитанием огромного количества разнообразных живых организмов, которые тоже участвуют в процессе образования донных осадков и осадочных пород. Они обладают способностью накапливать минеральные вещества, играющие роль опоры для их мягких тканей. Многие организмы в процессе жизнедеятельности непрерывно выделяют твердые минеральные массы, в частности углекислый кальций, фосфорнокислый кальций, кремнезем и другие вещества.

В наше время созидающая геологическая деятельность свойственна бесконечному множеству морских животных и большим группам водорослей, живущих как в верхних слоях воды, так и на глубинах. Организмы в истории Земли издавна были активными геологическими агентами и выполняли огромную работу по формированию осадочных пород.

Создававшиеся в водных бассейнах геологического прошлого разнообразные минеральные, минерально-органические и органические осадки уплотнялись и преобразовывались в различные типы осадочных пород. В сложной геологической жизни земной коры с ее магматическими и вулканическими явлениями, с опусканиями и поднятиями, с образованием впадин и выступов и формированием складчатых горных сооружений, первичные "нормальные" горные породы претерпевают те или иные вторичные изменения. Подвергаясь давлению, они превращались в слоистые сланцеватые породы. При воздействии на исходное вещество пород, поднимавшихся из глубин нагретых минерализованных вод и паров, преобразовывался их минеральный состав, создавались новые минералы. Такие породы называют метаморфическими - измененными. Чем глубже залегали породы в земной коре, тем сильнее они изменялись под воздействием поднимавшихся из земных недр эманации, тем больше они отличались от первичных нормальных пород.

Исследователи природы давно заметили, что один слой осадочной породы лежит на другом. Это привело к появлению понятия более "молодой" и более "древней" породы. Постепенно накапливались описания выходов пород на дневную поверхность (по берегам рек, на склонах гор или в искусственных выработках - каналах, ямах, колодцах, каменных, песчаных или глинистых карьерах. Были выделены серии слоев - свиты, образование которых связывалось с более или менее длительными этапами прошлого геологического времени. Формирование каждого слоя, несомненно, было теснейшим образом связано со средой (вода или воздух суши), с окружающей частью земной поверхности (ландшафт), с климатическими особенностями. Каждая смена слоев обусловливалась изменениями этих или каких-либо других факторов. При этом могли проявляться и деятельность ветра и течений, та или иная роль живых организмов. Сама последовательность слоев, отличающихся друг от друга, отражала историю водного бассейна или впадины на поверхности континента за соответствующий отрезок геологического времени.

Наблюдение свит помогало ученым представить себе этапы геологического прошлого, но не давало понятия общей меры времени в каких-либо единицах. Впервые вопрос о времени образования осадочных пород был решен, когда геологи стали использовать для этого остатки животных и растений или их отпечатки, находимые на поверхности наслоения древних осадков, а также следы жизнедеятельности организмов. Постепенно опыт изучения осадочных пород в разных районах мира и на разных этапах геологического времени привел геологов к представлению, что каждому пласту осадочной породы соответствует как свидетель определенный состав остатков живых организмов. Наблюдавшееся при этом различие состава "окаменелостей" в отдельных слоях, последовательно налегающих друг на друга, первоначально объяснялось "катастрофами" на Земле. Но со времени работ Ж. Б. Ламарка (1744-1829) и Ч. Дарвина (1809-1882) это стало бесспорным доказательством эволюции животных и растений на нашей планете.

Палеонтологическая наука, выросшая на основе изучения органических остатков в горных породах и специальных исследований геологических разрезов, раскрыла грандиозную картину непрерывной смены в ходе эволюции жизни на Земле.

Уже на ранних этапах развития палеонтологии в отдельных слоях были обнаружены скопления остатков каких-либо определенных видов организмов, групп видов, родов, которые, несомненно, были особенно приспособлены к существовавшей тогда обстановке. Поскольку в соседних слоях наблюдались остатки уже других организмов, то отсюда возникло представление о "руководящих" формах - об организмах, указывающих на определенное время образования данного слоя и, таким образом, служащих "вехами" геологического времени, своего рода "часами".

Палеонтологические "часы" верно служат всему геологическому циклу наук. Они дали возможность построить схему истории геологического развития земной коры с делением ее на отдельные этапы. При этом геологические единицы времени непосредственно связывались с соответствующими геологическими образованиями. Так возникло представление об эрах, периодах, эпохах и геологических "веках", а также о группах, геологических системах, их отделах, ярусах и горизонтах.

Смятые в крупные и мелкие складки слои доломитов и известняков докембрия (Китай). Фото автора

Геологический возраст пород иного, не осадочного происхождения - магматических и метаморфических, лишенных органических остатков, тоже можно точно определить именно по соотношению с осадочными породами, содержащими органические остатки. Так, если какое-либо гранитное тело или жила изверженной породы "прорывает" осадочную серию определенного геологического возраста, то, следовательно, расплавленная магма внедрилась сюда после формирования этой серии. Если на поверхности гранитного тела или выше верхней части жилы изверженной породы залегает свита осадочных пород - значит это гранитное тело или жила является более древней, чем осадочные породы.

Совершенно аналогично палеонтологические материалы помогают определить геологический возраст движений земной коры. Земная кора никогда и нигде не находится в состоянии абсолютного покоя - отдельные ее части движутся в различных направлениях. Временами, когда эти движения приводили к погружению части поверхности земной коры под уровень моря или, наоборот, к появлению целых участков дна на поверхности, характер геологических процессов коренным образом менялся. Образованные в глубинах моря породы начинали в условиях суши или мелководья выветриваться и размываться, а на погруженных участках формировались новые осадочные слои, в которых появлялись соответствующие комплексы организмов. Таким образом, возраст некоторых фаз движений земной коры и районы их проявления могут быть также определены палеонтологическими методами. Поэтому тектоника - учение о движениях земной коры стала наукой исторической только с помощью палеонтологии.

Палеонтология довольно хорошо раскрывает историю жизни на Земле за последние 570 млн. лет. История живых существ записана, как говорят, на камне. Она выражена остатками твердых частей тела древних организмов, следами их ползания, проявлениями жизнедеятельности (сверление раковин, отложение минерального или органического вещества). Но по отпечаткам, а еще лучше по раковинам и костям можно воссоздавать и сами организмы. Интересно, что вещества, из которых формировались и формируются твердые части тела организмов,- это соли кальция, углекислая соль у большинства беспозвоночных животных и фосфорная у животных позвоночных. Причина этого несомненно лежит в энергетических особенностях перевода солей кальция из растворенного состояния в нерастворимое, что осуществляется с выделением свободной энергии. С этим обстоятельством необходимо связывать неизбежное для организмов освоение солей кальция, преобразующихся при этом в раковину у моллюска или в скелет у позвоночного животного.

В процессе бесчисленных смен поколений организмов, который выразился в видимом проявлении эволюции бесчисленных линий развития с их временными и местными этапами формообразования новые виды, образуясь в условиях изменения среды, были то удачными, то неудачными, приобретали одни признаки, утрачивали другие. Вследствие этого, как оказывается, в каждом геологическом периоде, в каждом этапе геологического времени наибольшую жизнедеятельность проявляли разные группы организмов. Наряду с проявлением и развитием форм более сложных, приспособившихся к существованию в определенных условиях, всегда существовали и более примитивные формы, эволюция которых, по-видимому, замедлялась вследствие относительной устойчивости условий их существования в древних средах, или же такие условия изменялись очень медленно в ходе геологического времени. Например, обстановка для бактерий в недрах Земли, куда они проникают на глубины в несколько километров, остается длительно относительно неизменной, часто вполне обеспечивающей осуществление ими обмена веществ со средой.