Палеонтологія тих часів, коли життя ще була проблемою
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Палеонтологія докембрію – наука нова, немислима всього яких-небудь п’ятдесят років тому. Палеонтологи вивчають залишки тварин і рослин, що жили мільйони років тому. Це головним чином скелетні залишки тварин — черепашок і панцирі, кістки, відбитки листя рослин і т. п. Але перші черепашки з’явилися тільки на нижній границі кембрію, 570 мільйонів років тому, а перші листя — ще пізніше. Докембрій – те, що давніше цього рубежу, — не містить ніяких раковинок. Тому, здавалося, він і не може вивчатися палеонтологами.
І все-таки «таємничий докембрій» давно цікавив палеонтологів і біологів. Історію життя на Землі часто зображують у вигляді розгалуженого «древа», стовбур якого починається з кембрію. Звичайно, всі розуміли, що у цьому житті повинна була бути якась передісторія, – і опускали в докембрій тонкі пунктирні «корінці». І були люди, які шукали і знаходили в докембрійських породах залишки живих істот. Але називати таке заняття гордим словом «палеонтологія» довго не наважувалися.
Зате тепер палеонтологія докембрію стала реальною, важливою галуззю сучасної геологічної науки. Відразу ж відповімо на питання: навіщо потрібна палеонтологія докембрію? Докембрій — це 7/8 геологічної історії планети, до докембріських товщ приурочені найважливіші корисні копалини: 70 відсотків світових запасів залізних руд, дві третини урану і марганцю, 95% кобальту, найважливіші родовища золота, міді, фосфоритів та інших корисних копалин. Палеонтологія дозволяє не тільки пізнавати історію життя (що саме по собі зовсім не байдуже людству), але і дає важливі практичні результати: за органічними залишками визначають вік гірських порід, з їх допомогою складають геологічні карти і роблять прогнози щодо майбутніх родовищ корисних копалин.
Вуглець, мабуть, органогенного походження відомий з найдавніших осадових товщ. Нині можна стверджувати, що перші «системи» з актами самовідтворення (іншими словами — життя) з’явилися практично одночасно з появою водної оболонки Землі. Було це не менше 4 мільярдів років тому. Накопичення органічного вуглецю і його сполук в докембрійських товщах було нерівномірним. Відзначаються епохи, коли таке накопичення було особливо значним. Перше таке масове скупчення вуглистої речовини приурочене до порід з віком 3,7-3,5 мільярда років. Якраз тоді на Землі з’явилися перші істоти, що містять хлорофіл, і здатні до фотосинтезу. Тоді ж в атмосферу Землі вперше надійшов кисень. Але прихід фотосинтезуючих організмів і швидке завоювання ними всієї планети означали і масову загибель якихось інших істот, які жили раніше, що, можливо, і викликало таке масове накопичення органічної речовини в породах.
Друга епоха накопичення вуглистої речовини приурочена до порід з віком 2,1-1,7 мільярда років. Це відбувалося на порозі верхнього докембрію — рифейської ери. Але ж саме в цей час з’явилися перші еукаріоти — істоти, в клітинах яких є відокремлене ядро. Нарешті, третій спалах приурочений до основи палеозою (0,6-0,5 мільярда років). Це був час широкого розвитку багатоклітинних і рослин.
Найбільш поширеними залишками життя в докембрії є строматоліти і онколіти — шаруваті карбонатні (рідше кремнисті) споруди колоніальних синьо-зелених водоростей.
Найдавніші строматоліти з’явилися понад 2,7 мільярда років тому. І починаючи з цього часу, практично всі карбонатні породи і багато кременистих товщ переповнені строматолітовими будівлями. Синьо-зелені водорості, що будували ці споруди, були воістину господарями планети в докембрії. Усюди, де є карбонатні докембрійські породи, — є і строматоліти. При цьому атмосфера звільнялася від вуглекислого газу (він йшов в осад з карбонатами) і насичувалася киснем. За цей довгий термін — більше 2 мільярдів років — змінювалися і самі водорості, і умови, в яких вони росли. Все це призвело до того, що ми зустрічаємо на різних рівнях різні по морфології і структурі, неповторювані строматолітові споруди.
Значить, зустрівши певні строматоліти, ми можемо визначити вік шарів, що містять їх. Так, верхній докембрій — рифей, що відповідає інтервалу 1,6—0,57 мільярда років, — поділяється, принаймні, на чотири великих підрозділи, а в окремих регіонах — і на більш дробові відрізки. Ці висновки, зроблені спочатку на Уралі і в Сибіру, зараз успішно підтверджуються матеріалами по інших країнах і континентах. Дослідники Канади, Африки, Австралії успішно вивчають докембрійські строматоліти в своїх країнах і приходять до дуже близьких результатів. Створення глобальної схеми розчленування докембрію за строматолітами стає цілком реальним завданням палеонтології найближчих років.
Автор: І. Крилов.