Развитие жизни на Земле - Н Иорданский

Для осадочных пород приходится принимать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород.

Длительное и кропотливое изучение относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, потребовавшее напряженной работы нескольких поколений геологов и палеонтологов, позволило наметить основные вехи геологической истории Земли. Для удобства история Земли разделена на крупные временные промежутки, называемые геологическими эрами; эры (за исключением наиболее древних) разделены на меньшие промежутки - геологические периоды; периоды, в свою очередь, на геологические эпохи (см. таблицу на с. 18). Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологического (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, приводящие к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразовательные процессы, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры. Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегулярно, продолжительность различных эпох, периодов и эр различна. Обращает на себя внимание огромная длительность древнейших геологических эр (археозойской и протерозойской), которые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого подразделения). Это обусловлено в первую очередь самим фактором времени - древностью отложений археозоя и протерозоя, подвергшихся за свою длительную историю значительному метаморфизму и раз

Основные подразделения геологической истории Земли, их абсолютный возраст и продолжительность (в млн. лет)

Геологические эры

Геологические периоды

Геологические эпохи

Абсолютный возраст

Продолжительность

Кайнозойская

Четвертичный

Голоцен (совр.)

0,02

0,02

Плейстоцен

1,5+-0,5

1,5-2

Неогеновый

Плиоцен

12+-1

10

Миоцен

26+-1

15-17

Палеогеновый

Олигоцен

37+-2

11-13

Эоцен

60+-2

19-20

Палеоцен

67+-3

9-10

Мезозойская

Меловой

Позднемеловая

110+-3

46-48

Раннемеловая

137+-5

22-24

Юрский

Позднеюрская

170+-5

35-40

Среднеюрская и раннеюрская

195+-5

15-20

Триасовый

Позднетриасовая

205+-5

10-15

Среднетриасовая и раннетриасовая

230+-10

20-25

Палеозойская

Пермский

Позднепермская и среднепермская

260+-10

30-35

Раннепермская

285+-10

20-25

Каменноугольный (карбон)

Позднекаменноугольная и среднекаменноугольная

310+-10

25-30

Раннекаменноугольная

350+-10

35-40

Девонский

Позднедевонская

365+-10

15-20

Среднедевонская

385+-10

15-20

Раннедевонская

405+-10

15-20

Продолжение

Геологические эры

Геологические периоды

Геологические эпохи

Абсолютный возраст

Продолжительность

Силурийский

Позднесилурийская и раннесилурийская

440+-10

35-45

Ордовикский

Позднеордовикская, среднеордовикская, ран-неордовикская

500+-15

45-65

Кембрийский

Позднекембрийская

530+-15

25-30

Среднекембрийская и раннекембрийская

570+-15

40-50

Протерозойская

Поздний про

терозой (рифей)

Венд

650+-50

80-120

Поздний рифей

950+-50

250-350

Средний рифей

1350+-50

350-450

Ранний рифей

1600+-50

200-300

Ранний протерозой

2600+-100

900-1100

Археозойская

более 4000

более 1400

Примечание. Подразделения протерозойской эры не соответствуют по своему рангу

и продолжительности периодам и эпохам эр фанерозоя.

рушению, стершим существовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни (чем моложе горная порода, тем в среднем больше в ней ископаемых остатков). Отложения археозойской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов; по этому признаку археозой и протерозой объединяют под названием "криптозой" (этап скрытой жизни), противопоставляя объединению трех последующих эр - "фанерозою" (этап явной, наблюдаемой жизни).

Возраст Земли определяется различными учеными по-разному; можно указать приближенную цифру 5 млрд. лет. Древнейшие известные на Земле горные породы имеют возраст не менее 4 млрд. лет.

ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ В КРИПТОЗОЕ

Эры, относящиеся к криптозою, - археозойская и протерозойская - вместе продолжались более 3,4 млрд. лет; три эры фанерозоя - 570 млн. лет, т. е. криптозой составляет не менее 7/8 всей геологической истории. Однако, как мы упоминали в предыдущей главе, в отложениях криптозоя сохранилось чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов, поэтому наши представления о первых этапах развития жизни в течение этих огромных промежутков времени в значительной степени гипотетичны.

ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О РАЗВИТИИ ЖИЗНИ В КРИПТОЗОЕ

Мы начнем с рассмотрения имеющихся палеонтологических документов.

Древнейшие остатки организмов были найдены в кремнистых сланцах системы Свазиленд (серии Онвервахт и Фиг-Три), в районе Барбертона (Восточный Трансвааль). Сланцевые пояса системы Свазиленд представляют собой древнейший комплекс осадочных пород, относительно мало затронутых метаморфизмом. Изверженные породы образуют мощные толщи в составе серии Онвервахт, а также в верхней и нижней части более молодой серии Фиг-Три. Абсолютный возраст системы Свазиленд составляет 3,1-3,3 млрд. лет.

По данным Д. Шопфа, Э. Баргхоорна, Б. и Л. Нэджи (1967-1974), в кремнистых сланцах Онвервахта и Фиг-Три встречаются различные микроскопические структуры, которые рассматриваются этими учеными как ископаемые остатки одноклеточных сине-зеленых водорослей (Archaeosphaeroides barbertonensis) и бактерии (Eobacterium isolatum). Первые имеют сфероидную форму диаметром 17-20 мкм, вторые - палочковидную длиной 0,5-0,7 мкм и толщиной 0,2-0,3 мкм. Отмечены также нитчатые формы длиной до 100 мкм, напоминающие нитчатые сине-зеленые водоросли. Тонкими геохимическими методами показано наличие в осадочных породах, вмещающих эти ископаемые остатки, ряда органических веществ, которые, судя по содержанию в них разных изотопов углерода, могут иметь биогенное происхождение (т. е. возникли из веществ, входивших в состав организмов) и представляют собой молекулярные ископаемые. Это некоторые углеводороды, в том числе изопреноидные алканы фитан и пристан (последние могут быть производными хлорофилла, что указывает на возможность существования фотосинтезирующих организмов уже 3,2 млрд. лет назад), а также ряд аминокислот.

Рис. 3. Ископаемые остатки организмов из формации Ганфлинт (по материалам Э. Баргхоорна, П. Клауда, С. Тайлера, Г. Лайкери):

а - Gunflintia; б - Huroniospora; в - Eosphaera; г - Eoastrion; д Kakabekia.

Необходимо отметить, что принадлежность указанных остатков из системы Свазиленд к ископаемым организмам не может пока считаться вполне доказанной. Некоторые ученые полагают, что это псевдоископаемые, образовавшиеся абиогенным путем (включая и молекулярные ископаемые, которые, например, могли возникнуть под действием ультрафиолетового облучения из тиоцианата аммония NH4SCN, присутствующего в вулканических газах). Структурно ископаемые остатки из Трансвааля очень просты, поэтому пока нет оснований утверждать, что эти образования не могли возникнуть абиогенно.

Однако в осадочных толщах Родезии (серия Булавайо), имеющих возраст 2,9-3,2 млрд. лет (т. е. геологически ненамного моложе, чем породы серии Свазиленд), обнаружены древнейшие строматолиты - следы жизнедеятельности водорослей (вероятно, сине-зеленых). Если бы даже свазилендские остатки оказались псевдоископаемыми, эти строматолиты убедительно свидетельствуют, что около 3 млрд. лет назад на Земле уже существовали фотосинтезирующие организмы - водоросли. Очевидно, появление жизни на Земле должно было произойти значительно раньше, - может быть, 3,5- 4 млрд. лет назад.

В отложениях среднего криптозоя (возраст 2,5-1,7 млрд. лет) ископаемых остатков организмов несколько больше, а главное - их природа не вызывает таких сомнений, как в случае древнейших микроископаемых из Свазиленда. Наиболее известна среднепротерозойская флора, остатки которой были обнаружены в Канаде - в кремнистых сланцах формации Ганфлинт на северном берегу озера Верхнего. Возраст этих отложений составляет около 1,9 млрд. лет. В строматолитовых кремнистых породах здесь встречаются ископаемые остатки довольно разнообразных микроорганизмов (рис. 3). Обычны нитчатые формы длиной до нескольких сотен микрометров и толщиной 0,6-16 мкм, имеющие различное строение: простые и ветвистые, нечленистые и разделенные по длине на сегменты (клетки?), причем последние могут быть разной формы - округлые и удлиненные. Строение некоторых нитевидных организмов (Gunflintia), по мнению Э. Баргхоорна (1971), напоминает таковое современных сине-зеленых водорослей, другие же сходны с железобактериями. Имеются и одноклеточные микроорганизмы диаметром 1-16 мкм, также различного строения, от простых, округлых, снабженных толстой оболочкой Huroniospora до сложных, причудливой формы Eoastrion и Kakabekia. В породах системы Ганфлинт обнаружены и молекулярные ископаемые - органические вещества, подобные найденным в более древней формации Свазиленд.