История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет - Роберт Хейзен

Из всех кембрийских эволюционных новообразований самыми прославленными и фотогеничными являются пучеглазые морские членистоногие – трилобиты. Здесь нужно оговориться. Мне ужасно нравятся трилобиты, с тех пор когда в возрасте семи-восьми лет я впервые выкопал один из них и продолжаю пополнять коллекцию по сей день. В моем собрании насчитывается более двух тысяч образцов, которые я постепенно передаю Смитсоновскому институту. (Несколько хорошо сохранившихся экземпляров можно увидеть в Зале морской фауны и флоры в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института.) Так что я должен признать свою пристрастность.

Несмотря на медленное начало биоминерализации, примерно 530 млн лет назад живые существа с твердым скелетом внезапно распространились повсюду. Всевозможные разновидности ногастых трилобитов и бороздчатых двустворчатых моллюсков, похожих на орех брахиопод и хрупких веерообразных мшанок, ноздреватых губок и рогатых кораллов сохранились во всех осадочных породах, отлагавшихся слой за слоем по всему земному шару. В отложениях от Монтаны до Марокко можно наткнуться на слой – надежный отпечаток истории, – который свидетельствует о точном времени поразительного изобретения биоброни.

Одно из самых замечательных мест, где можно проследить внезапный переход от мягкотелых к панцирным животным, находится в историческом оазисе Тиут у подножья живописного хребта Антиатлас в западной части Марокко. Тысячи метров открытых всем ветрам, почти вертикальных карбонатных отложений в долине реки Соусс дают наглядное представление о конце Эдиакарского и начале Кембрийского периода. Слой за слоем красновато-бурого известняка совершенно не содержит привычных видов ископаемых. Можно пройти целый километр вдоль покрытого галькой берега реки, большую часть года полностью пересыхающей, и не обнаружить ничего, кроме прорытого червяком хода.

Внезапно в одном из слоев известнякового холма прямо над деревней – горизонт, который издали ничем не отличается от остальных, нижних или верхних, – обнаруживаются ископаемые. Eofallotaspis, пожалуй, древнейший из трилобитов, знаменует начало кембрийского взрыва. В более молодых слоях, залегающих немного выше этого знаменательного слоя, обнаруживаются новые виды: характерные 5-сантиметровые овальные отпечатки Choubertella и Daguinaspis. Последний встречается довольно часто, но самый богатый находками слой располагается на территории, окружающей могилу мусульманского святого, место поклонения верующих. Небольшое белое строение с куполом окружено невысокой скалистой грядой, изобилующей отпечатками трилобитов. Пришлым геологам не позволят нарушать покой усыпальницы стуком молотка о зубило. На местных ребятишек, видимо, запрет не распространяется, и они бодро продают «жуков из Тиута» туристам, постучав в окно машины со словами «Эй, мистер, сто дирхемов!» (около 12 долларов) и протягивая свежевыкопанные окаменелости. Я не торгуюсь. Я покупаю все.

Смена фаций

Многие годы я собирал преимущественно ископаемых членистоногих. Невозможно передать словами, какие чувства охватывают, когда, отколов кусок породы, обнаруживаешь внутри целого окаменевшего трилобита. Наверное, рыбак испытывает нечто подобное, поймав крупную рыбу, или игрок в покер, которому выпала полная флешь; для меня потрясением всегда является находка редкого вида животного, жившего 500 млн лет назад.

Какое-то время меня вполне удовлетворяли такие находки. Потом, весной 1970 г., будучи студентом старших курсов, я слушал первый настоящий курс палеонтологии уважаемого Роберта Шрока. Боб Шрок преподавал в MTI почти сорок лет и почти двадцать лет, после Второй мировой войны, возглавлял в нем отделение геологии и геофизики. Опубликовав множество трудов, самым выдающимся из которых является Каталог ископаемых Северной Америки, увесистый компендиум с фотографиями характерных образцов по всем геологическим периодам, он был титаном в этой области, талант которого воодушевлял студентов.

Роберт Шрок, талантливый педагог, покорял своей мягкой улыбкой, естественным общением, чувством юмора и бесконечной любовью к профессии. Он вел занятия в непринужденной, дружеской манере, рассказывая о древних временах с живостью очевидца. Именно так он поведал студентам о сделанном 100 лет назад случайном открытии сланцев Бургес в Британской Колумбии – местонахождение возрастом 505 млн лет, где были обнаружены замечательные ископаемые мягкотелых организмов, широко известные благодаря труду Стивена Джея Гулда «Удивительная жизнь». Он описал, как прелестные ископаемые остатки мелких лягушек сохранились в мелкозернистых илистых осадках в стволах деревьев возрастом 300 млн лет – в Джоггинсе, на западном побережье Новой Шотландии (мелкие лягушки запрыгивали в дупла стволов и не могли выбраться оттуда). Он живописал картины того, что происходило 90 млн лет назад, когда обширное внутреннее море покрывало территорию нынешних Великих равнин американского Среднего Запада – моря, где между собой соперничали гигантские рептилии и кальмароподобные аммониты.

По прихоти судьбы, мы с моей женой Марджи (в то время студенткой старших курсов в Уэлсли-колледже) оказались двумя последними студентами Боба Шрока. Весной 1970 г. студенческие протесты против войны во Вьетнаме достигли апогея; занятия срывались, размеренная жизнь института была нарушена. Учитывая охватившее всех безумие, руководство MTI позволило студентам свободно посещать занятия по системе «зачет – незачет», отменив экзамены с оценкой в баллах. Мы с Марджи оказались единственными, кто выбрал экзамен с оценкой по палеонтологии. Наш изнурительный итоговый экзамен представлял собой недельный марафон, в течение которого мы должны были распознавать все образцы из целой кучи окаменелостей и зарисовывать их. Рисование, конечно, составляет важную часть в подготовке профессиональных исследователей, но я от природы лишен к этому способностей. Каждый карандашный набросок был для меня настоящим кошмаром; на него уходила целая вечность, и я даже припомнить не могу, сколько ластиков я на это творчество извел.

Этот курс палеонтологии оказался последним. Новым деканом факультета в 1965 г. стал сейсмолог Франк Пресс и произвел «смену караула», увеличив количество часов для точных наук, математики и физики в специализации «Наука о Земле». Нарисованные окаменелости не вписывались в этот современный подход, при котором глобальная тектоника затронула не только континенты, но и учебный план.

Под влиянием последнего курса палеонтологии мы с Марджи впоследствии тратили чуть ли не все выходные, бродя по местам, богатым ископаемыми. В течение нескольких лет мы собирали окаменелые образцы папоротников на юге Массачусетса, кораллов на северо-востоке Пенсильвании, брахиопод в восточной части штата Нью-Йорк и трилобитов на северо-западе Вермонта. Занятия у Шрока заставили нас взглянуть на эти ископаемые находки совсем под другим углом. Каждый вид породы и набор окаменелостей повествовал о разнообразии древних экосистем.

Мы узнали, что в любой отдельно взятый период несколько разных видов пород – различных фаций – формируется в определенном месте и на определенной глубине водоема. Песчаник формируется ближе всего к берегу, в неровных, мелководных приливных зонах. В них сохраняются окаменелости крупных моллюсков и улиток с прочными раковинами, которые способны выдержать бурный прибой. В отличие от песчаника, известняк включает древние коралловые рифы, а также богатое разнообразие живых организмов – стебельчатых морских лилий, морских звезд, улиток, плеченогих и другие виды, обитающих в прогретых солнцем лагунах. Многие из изысканных трилобитов в рифовых экосистемах отличаются огромными глазами, способными просматривать окружающую среду на все 360°. Еще дальше от берега в глубоких, темных водах медленно накапливаются черные сланцы; их фауна состоит из фильтраторов[12] и черных трилобитов – организмов, резко отличающихся от тех, что обитают в менее глубоких светлых зонах.

Каждое обнажение отражает определенный период времени и место, а последовательность слоев, расположенных друг над другом, повествует о характере перемен. Особенно выразительные чередования слоистых пород часто связаны с экономически ценными (а потому хорошо изученными) угольными месторождениями. Уголь, в изобилии формировавшийся в заболоченных прибрежных зонах 300 млн лет назад, обычно залегает между слоями песчаника, которые, в свою очередь, граничат со сланцами. Такая последовательность – сланец, песчаник, уголь, песчаник, сланец, повторяющаяся несколько раз, свидетельствует о значительной разнице в уровне моря, который то поднимался, то опускался, то снова поднимался, возможно, в связи с продвижением и отступлением полярных льдов и глетчеров. Напрашивается неизбежный вывод о том, что за сотни миллионов лет уровень воды в океане постоянно менялся на сотни метров.