Некоторые замечания по вопросам исторического развития динозавров 9 страница
Добросовестно очищая от породы, склеивая и сортируя бесчисленные окаменелые кости древних ящеров из этого же северодвинского местонахождения, изучая биологические науки в Ленинградском университете, я понемногу становился знатоком этих древнейших наземных позвоночных и мог бы сделаться палеонтологом-зоологом. Иными словами — стать ученым, подробно исследующим и описывающим строение ископаемых костей и по костям восстанавливающим древних обитателей суши, простиравшейся двести миллионов лет назад в области Заволжья и Приуралья и далее на восток.
Но с накоплением знаний ограниченные возможности выбранной науки стали представляться яснее. Пришло понимание того, что известные группы ископаемых как бы висят в воздухе, без связи с найденными в других местах, и отделены от первых миллионами лет по времени и тысячами километров расстояния. Что вместо гигантского потока когда-то бывшей жизни, далеко уходящего в прошлое, мы получаем лишь какие-то его обрывки. И наши выводы о мире прошлого, сделанные на основании этих обрывков, очень шатки, очень слабо обоснованы. Каждый новый факт, новая находка колеблет, а зачастую и полностью снимает прежние выводы, казавшиеся достоверными.
В те времена в наследие от старой России у нас, кроме великолепной галереи северодвинских древних ящеров, добытых профессором В. П. Амалицким, почти не было ничего другого по древнейшим наземным позвоночным. Мой учитель понимал необходимость прежде всего добыть побольше ископаемого материала, увеличить размах и широту исследований. И академик П. П. Сушкин посылал искать и раскапывать новые скопления окаменелых костей древних животных — местонахождения, как их называют палеонтологи.
|
|
|
Зимой я трудился над подготовкой палеонтологических остатков для изучения, летом становился "охотником за ископаемыми".
Так постепенно, год за годом росло число местонахождений, открывались новые животные и целые фауны на разных уровнях геологического времени. В Астраханской области, на горе Богдо, удалось найти остатки древнейших земноводных — стегоцефалов. Эти остатки залегали в известняках, образовавшихся на дне илистой морской бухты триасового времени, около ста пятидесяти миллионов лет тому назад.
Земноводные не могут жить в морской воде — от воздействия соленой воды на их незащищенную кожу нарушается обмен веществ, и животные погибают. Значит, остатки земноводных были принесены в морскую бухту откуда-то издалека. Значит, мало найти ископаемых в той или другой породе, надо еще понять, как они туда попали, чтобы решить, жили они здесь же или попали сюда далекими странниками. Странниками живыми или мертвыми?
|
|
|
Два последующих года пришлось посвятить изучению северных районов Европейской части Союза. Здесь мне повезло — удалось открыть богатейшие местонахождения древнейших земноводных небывалой еще сохранности. Черепа и кости этих животных, хотя и заключенные в твердый песчаник, оказались так прочны и свежи, что можно было очистить их от породы и изучить как скелеты ныне живущих животных.
Материалы эти впоследствии позволили ленинградскому анатому проф. А. П. Быстрову и мне написать книгу по анатомии древних земноводных, в которой строение скелета столь древних животных было разобрано с небывалой полнотой.
Но самым поразительным было то, что пласт серого песчаника, содержавший кости этих земноводных, оказался распространенным на огромной площади в тысячи квадратных километров, от Мезени до Унжи и от Северной Двины до Дона. Колоссальное количество животных было захоронено здесь 170 миллионов лет назад в какой-то относительно короткий промежуток времени. Таким образом оказалось, что палеонтологические остатки животных столь большой древности вовсе не являются величайшей редкостью, как это нам представлялось ранее.
|
|
|
Наоборот, эта гигантская область захоронения — "поле смерти" — по своим масштабам соизмерима с крупными геологическими процессами.
Еще более убедительным было исследование скоплений остатков динозавров в Средней Азии. Динозавры — гигантские ящеры, господствовавшие на земле в мезозойскую эру (эру средней жизни) в период от 120 до 60 миллионов лет тому назад. Их громадные кости, перепутанные, изломанные и беспорядочно смешанные с крупной галькой, образуют местами, вдоль северных подножий Тянь-Шаня, "костяные гряды", в которых залегают сотни тысяч тонн (в гряде Бозабы в низовьях р. Чу — миллионы тонн) костей, принадлежавших многим миллионам животных. Если добавить, что подобные скопления по существу являются остаточными, уцелевшими от размыва когда-то бывших еще больших скоплений целых скелетов, то "геологические" масштабы процессов образования местонахождений станут очевидными.
С накоплением опыта изучения местонахождений очень скоро стало ясным, что понять, как образуются местонахождения ископаемых животных без знания и тонкого понимания геологии, невозможно.
Необходимо было вести сопряженные геолого-палеонтологические исследования в местах, где находились интересные местонахождения ископаемых животных. Из них для понимания строения осадочных отложений, вмещающих остатки древнейших позвоночных, особенно много дали работы по пермским красноцветным материковым отложениям Приуралья. Два года я лазал по заброшенным подземным выработкам старинных рудников, в которых еще в конце восемнадцатого и в начале девятнадцатого века наши наблюдательные горняки находили кости интереснейших ящеров — самых древних, какие только были найдены на территории Советского Союза. На стенках старых выработок в заброшенных рудниках прослеживались мельчайшие подробности напластования пород, расшифровывались процессы их отложения, восстанавливались направления струй древних потоков. И вместе с этим накапливалось все больше сведений для палеонтологии — не только знание того, как залегают в породах ископаемые остатки, но и понимание почему они залегают так, а не иначе.
|
|
|
В дальнейшем, с развитием советской науки, благодаря возросшим материально-техническим возможностям, палеонтологи смогли проводить большие раскопки.
Так было раскопано Ишеевское местонахождение — остаток дельты реки, протекавшей на территории Татарии двести миллионов лет назад. В песках этой дельты было найдено множество костей — скелеты крупных пресмыкающихся — первых растительноядных ящеров; грызуноподобных ящеров; хищников с огромными зубами; необычайных животных, обладающих одновременно строением земноводных и пресмыкающихся; древних акул; крупных высокотелых рыб, похожих на нынешних сазанов, но еще более плоских и покрытых толстой эмалевой чешуей.
В Кировской области пробили целую подземную штольню, врезавшуюся в угол древней лагуны, куда были снесены остатки тысяч древних земноводных и рыб, захоронившихся в крепком белом известняке.
На горе у г. Белебея было раскопано болото двухсотмиллионнолетней давности, куда потоки во время когда-то бывшего половодья занесли остатки мелких ящеров и крупных крокодилообразных земноводных. И еще другие местонахождения вскрывались широкими площадками; строение их, до той поры загадочное, становилось все более ясным, особенно после дополнительных геологических исследований.
Были получены первые наблюдения, заложившие основы понимания закономерностей образования скоплений ископаемых остатков. Стало ясным, что окаменелости образуются не повсюду в пластах осадочных горных пород, но только там, где во время отложения этих пород были условия приноса остатков не живших на этом месте животных. Для животных или растений, обитавших на месте отложения осадков, их остатки переходили в окаменелости только там, где были условия для их сохранения.
После анализа этих процессов стало ясным, что видовой состав животных и растений, залегающий в данном слое, зависит в очень большой степени от скорости текучей воды, приносившей породу вместе с остатками.
Видовой состав животных или растений, живших на месте отложения, зависит больше всего от скорости отложения осадка и скорости его затвердения. Оказалось, что остатки животных и растений не представляют собою исключительной редкости — их присутствие в отложениях — закономерное правило.
Все эти и другие закономерности, выявленные при геологическом изучении местонахождений, позволили вывести важное для палеонтологии и геологической практики заключение: вся совокупность видов животных и растений, находимая в слоях одного геологического времени, не является сколько-нибудь полным отражением животного и растительного мира этого времени. Эта совокупность получена в результате преобладавших в то время противоречивых геологических процессов отложения и размыва, накопления и разрушения. Наши представления об органическом мире прошлого всегда должны учитывать эту крупную поправку.
Другой поправкой важного значения является понимание того, что материалом для образования окаменелостей в геологических процессах служат только наиболее многочисленные виды, а представители других видов исчезают из геологической летописи. Поэтому палеонтология дает нам только те виды, которые были наиболее процветающими в данный отрезок времени, и только те виды, которые жили вблизи областей отложения осадков.
За этими закономерностями, относящимися к палеонтологии, последовали другие, более общего порядка.
Оказалось, что избирательность — усредняющее действие процессов, образующих ископаемые остатки, — не ограничивается только органическим миром.
Проанализировав ход процессов разрушения пород, противостоящий накоплению осадков, удалось получить картину исторических изменений этого хода.
От наиболее древних этапов геологической летописи не сохранилось материковых отложений; от последующих же сохранились лишь те материковые осадки, которые были отложены в море: в морских участках речных дельт, в подводных промоинах — каньонах, в лагунах и бухтах. Только к концу последней геологической эры стали сохраняться и дошли до нас отложения поверхности материков — речных террас, озер, пещер. Таким образом, пресловутая неполнота геологической летописи — не случайное явление: она закономерна, специфична для каждого уровня геологического времени, может быть понята и объяснена.
Следовательно, если можно говорить об определенном наборе типов отложений — осадочных пород, свойственных каждому геологическому периоду, то можно думать и о их содержимом — органических остатках — не только окаменелостях, но и тех, которые имеют первостепенное экономическое значение — угле, нефти, фосфоритах. Понимание хода накопления органического вещества, исходного для образования нефти и угля, облегчается помощью тафономических закономерностей.
Положения тафономии еще не были опубликованы, как их пришлось применить для практики палеонтологических исследований в Центральной Азии.
Большая палеонтологическая экспедиция Академии наук СССР должна была проверить сведения о местонахождениях наземных животных, обитавших на материке, который был на территории Центральной Азии и особенно Монгольской Народной Республики, 70 миллионов лет назад, и организовать раскопки. Проводившие здесь в двадцатых годах исследования американские палеонтологи пришли к заключению, что центральноазиатский мезозойский материк был, как и сейчас, пустыней, страной с бедным растительным и животным миром. Между тем находки отдельных обломков костей, произведенные советскими исследователями в разных местах Монгольской Народной Республики, говорили о широком распространении местонахождений динозавров и древних крупных млекопитающих.
Применение тафономии позволило уже заранее сделать вывод: поскольку захороняются и переходят в окаменелости только многочисленные, преобладающие виды животных, то их нахождение прямо говорит о большой численности в эпоху их существования.
Но если их было много, то предположение о пустынности Монголии во время жизни динозавров должно быть отброшено, ибо для этих гигантских животных должна была существовать обильная и постоянная кормовая база из богатой растительности, невозможная в пустынной стране.
Так родилось предположение, противоположное взглядам американских ученых,— Центральная Азия в меловой период была заболоченной низменностью с множеством воды и богатейшей растительностью.
Но отсюда следовало, что в такой стране должны были существовать и самые громадные динозавры, до сих пор там еще не найденные. Исследования и раскопки Монгольской экспедиции подтвердили все эти тафономические положения. Были открыты громадные кладбища колоссальных динозавров — растительноядных, хищных, панцырных. Найдено множество черепах, крокодилы, большие кладбища очень древних болотных млекопитающих несколько более позднего времени.
Среди динозавров оказались виды исполинских зауропод, обитавших на морских побережьях. Также были найдены раковины моллюсков, крупные черепахи морского типа.
Так вместо пустыни в Монголии оказалась огромная заболоченная низменность, в непосредственной близости моря. Остатки болотных лесов были обнаружены почти повсеместно.
Успехи Монгольской экспедиции показали, что новое направление в палеонтологии и исторической геологии намечено в общем верно.
Впереди еще очень большая работа по дальнейшему развитию и применению тафономии, многие положения которой еще должны быть отработаны гораздо точнее.
Появление тафономии впервые именно в нашей стране не случайно и отражает общее стремление советской науки к всестороннему охвату изучаемых проблем.
Опубликовано в журнале "Природа", 1954, № 3, с. 48-54.
Геология в 2004 году
(БУДУЩЕЕ ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ)
Доктор биологических наук, профессор И. А. Ефремов
Каждому ученому, каждому человеку хочется заглянуть в будущее своей науки, своей специальности. И в то же время нет ничего более трудного, чем предвидение дальнейших достижений и путей развития науки на сколько-нибудь значительный срок вперед. Самые смелые взлеты творческой фантазии ученого не могут отрываться от своей почвы — суммы известных на данный момент фактов и установившихся «средних» точек зрения, иначе такие фантазии не будут иметь ничего общего с наукой, хотя и могут случайно оказаться верными. А между тем самые новые, заманчивые и многообещающие пути и взгляды в науке, как правило, возникают в столкновении противоречащих друг другу фактов и явлений, вырастают на почве, удобренной обломками старых гипотез, разбившихся о преграды необъясненного в природе. Новые открытия рождаются очень часто в стороне от проторенных русел, по которым течет основная масса работы в данной науке, и еще чаще на стыке двух наук, когда методы и запас сведений из одной отрасли познания начинают служить для объяснения явлений, изучаемых другой наукой.
Пусть поэтому не удивятся читатели, если через каких-нибудь пять лет новое открытие в физике или химии объяснит нам такие геологические явления, которых мы в настоящее время даже не замечаем.
Геология с палеонтологией, охватывающие в совокупности историю Земли и жизни, — это две единственные, кроме астрономии, науки, занимающиеся временем — историческими процессами огромной длительности. Установить историческую последовательность и длительность этих процессов — вот одна из основных задач геологии. Решая эти задачи, мы воссоздаем картину развития окружающего нас мира неживой и живой материи.
Самый простой палеонтологический способ условного определения геологического времени по остаткам ископаемых животных и растений (точнее, по месту, занимаемому организмами в великой лестнице развития жизни) неточен и скорее является методом определения последовательности событий, а не времени.
Применение новейших методов физики и химии в исторической геологии составляет главный стержень будущего этой науки.
Уже довольно давно известен способ исчисления абсолютного геологического времени по радиоактивному распаду урана или тория и превращению их в свинец и гелий. Этот способ дал возможность впервые вычислить возраст Земли и грубо определить длительность важнейших периодов геологической истории земной коры. Метод определения возраста слоев земли по радиоактивному распаду не раз описывался в наших популярных изданиях, и читателю должны быть известны его достоинства и слабые стороны. Последние в основном заключаются в узко ограниченных возможностях его применения и малой точности.
С дальнейшим развитием физики выяснилось, что почти каждый химический элемент имеет по нескольку изотопов, то-есть разновидностей с одинаковыми зарядами ядер, занимающих одно и то же место в периодической системе Менделеева, но различающихся по строению своих ядер атомным весом. Зачастую элемент, прежде считавшийся однородным, оказывался состоящим из смеси различных изотопов, как, например, калий, состоящий из трех изотопов с атомными весами 39, 40 и 41 при одинаковом заряде ядра, равном 19. Также и уран, с его получившими громкую известность изотопами 234, 235 и 238.
Многие изотопы радиоактивны и могут служить для измерения абсолютного времени по скорости своего распада.
Различные радиоактивные вещества превращаются (распадаются) с различной скоростью. Поэтому, если время их возникновения, появления в данной горной породе, морском осадке, животных или растительных остатках было не настолько древним, чтобы эти вещества могли успеть нацело распасться, мы можем измерять с довольно большой точностью разные отрезки геологического времени.
Так, например, радиоактивный углерод, возникающий под воздействием космического излучения в верхних слоях атмосферы из обычного «азота 14», распадается наполовину или, как говорят физики, обладает периодом полураспада в 5,7 тысячи лет. Очевидно, что этим изотопом мы можем измерять время геологически недавнее, а исторически очень древнее. Так, с помощью анализов был установлен возраст костей мастодонтов, древесины в ископаемых торфяниках и анализированы предметы материальной культуры разных народов и времен: вещи из гробниц фараонов, ладья древних викингов, зерна пшеницы из Вавилона и т. д. Полученные цифры показали малое расхождение с историческими свидетельствами.
«УГЛЕРОДНЫЕ ЧАСЫ»
Под действием нейтронов космических лучей из атмосферного азота непрерывно образуется радиоактивный изотоп углерода С14. Он окисляется в углекислый газ СO2. Отношение количества радиоактивного углерода С14 в атмосфере к стабильному С12 зависит только от интенсивности космических лучей. Это отношение можно считать постоянным.
Растения быстро усваивают атмосферный углекислый газ, поэтому соотношение радиоактивного и стабильного углерода в них такое же, как в атмосфере. Если, срубив дерево, мы лишим его возможности усваивать углерод из атмосферы, то относительное количество радиоактивного углерода начнет уменьшаться вследствие его распада. Каждые 5 700 лет количество С14 уменьшается вдвое. Таким образом, остаток радиоактивного углерода С14 указывает, сколько времени прошло, например, с момента, когда срубили дерево.
1. Дерево поглощает углекислый газ из атмосферы, содержащей радиоактивный углерод.
2. Первобытные люди срубили дерево и сделали из него лодку. Теперь древесина уже не пополняется углекислым газом. Содержание радиоактивного углерода в древесине начинает уменьшаться. «Углеродные часы» пущены в ход.
3. Лодка затонула через 200 лет после постройки. На «часах» это еле заметно. Радиоактивного углерода еще много.
4. Через 20 тысяч лет современные археологи обнаружили лодку и определили процентное содержание в ней радиоактивного углерода сравнительно с древесиной только что срубленного дерева. Содержание радиоактивного углерода прямо указывает на возраст лодки.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 177; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!