Современная палеонтология

Участник:

Алексей Юрьевич Розанов – член-корреспондент РАН

Александр Гордон: …и почему она уже требует обновления?

Алексей Розанов: Саша, если позволите, я начну с того, как общество воспринимает, вообще говоря, палеонтологию.

А.Г. Любопытно.

А.Р. Буквально вчера я посмотрел фильм, который был сделан о нашем институте. Начинается фильм с опроса людей на улицах Москвы. Простенький вопрос: что такое палеонтология? Надо сказать, что из десяти опрошенных только один школьник лет 10–12 ответил и достаточно точно ответил, что это наука о ископаемых животных и растениях. Но есть вторая сторона дела, это как воспринимают палеонтологию не на улице случайные люди, а те, которые к науке какое-то имеют отношение или отношение имеют к власти или что-нибудь в этом духе. Они воспринимают это занятие как некое подобие филателии или нумизматики. Люди собирают какие-то ракушки, кости, какие-то предметы.

А.Г. «Черт знает, чем занимаются».

А.Р. Да. И систематизируют их, раскладывают, ящички у них такие, коробочки и так далее. Но на самом деле это гораздо более серьезно, чем может показаться на первый взгляд. Потому что, во-первых, ни одна наука, которая занимается развитием жизни на Земле, не могла бы доказать, что эволюция необратима, если бы не было палеонтологии. Вообще для многих смежных наук, и биологических, и геологических палеонтология чрезвычайно полезна, как таковая, для развития. У палеонтологии есть и прагматический смысл.

Я как-то уже рассказывал: мы с академиком Борисом Сергеевичем Соколовым, когда написали лет 15 назад статью про палеонтологический музей, коснулись вопроса о том, сколько денег вообще нужно на содержание такого института, как наш. А это самый престижный институт в области палеонтологии в мире – не только в нашей стране, но и в мире. Так вот на содержание такого института нужно всего лишь навсего столько денег, сколько на одну глубокую нефтяную скважину. А не-употребление данных, которые производит институт и другие палеонтологи в нашей стране, заставляет тратить гораздо больше денег, по крайней мере, процентов на 15–20. То есть представляете, сколько можно было бы содержать таких институтов, и сколько можно было бы сэкономить денег на любые другие цели.

А.Г. Рентабельное у вас производство.

А.Р. Но дело в том, что никто особенно этим не интересуется. И парадокс состоит в том, что наши нефтяники не очень интересуются тем, что делается в Палеонтологическом институте.

А.Г. Хотя казалось бы…

А.Р. Да. А вот нефтяники, скажем, австралийские или американские, они интересуются. Потому что они знают этому цену. Я не буду дальше развивать эту тему, потому что это вообще больной вопрос со всеми нашими нефтяными делами, использование нефти и так далее.

Теперь есть третий аспект. Третий аспект состоит в том, что, вообще говоря, до тех пор, пока мы с самого юного возраста не начнем людей учить тому, что изучает палеонтология – учить, конечно, не в том объеме, как мы сами занимаемся, а в объеме школьного и университетского курса, – до тех пор мы всё равно не сможем сделать культурного человека, который бережно относится к биосфере. Потому что до тех пор, пока это не осознанно, не поймет человек, что то, что сегодня мы имеем вокруг, создавалось миллиарды, сотни миллионов лет, что это нужно очень беречь.

И поэтому, когда директор какого-нибудь завода сбрасывает в речку какие-нибудь отходы химического производства или что-нибудь в этом духе, то совсем не обязательно, что он стервец. Он может быть просто абсолютно неграмотным человеком. Когда человек стоит на остановке троллейбусной или трамвайной и бросает сигарету или там плюет, он тоже не совсем понимает, что он делает. Лучше этого не делать. Из этих мелких штришков складывается отношение к окружающей среде, к биосфере. А биосфера – это очень своеобразная вещь, она ведь в нас не заинтересована, биосфера существовала без нас и будет существовать без нас, и её задача-то вообще с нами расправиться, как можно скорее, потому что мы уродуем ее. Значит, палеонтология имеет, безусловно, огромное значение прагматическое, научное и чисто человеческое, воспитательное.

А теперь несколько слов о том, что палеонтология существенно менялась последние, скажем, 10–15 лет. Классическая палеонтология, она остается, она очень нужна, это всё очень правильно. Но палеонтология столкнулась с необходимостью заниматься совсем другими вещами, скажем, не только слонами, брахиоподами, моллюсками и так далее. Ведь в истории Земли существует огромный промежуток времени, когда этого ничего не было, и где мы должны искать какие-то подходы, потому что всё равно остается палеонтологический метод, самый точный для датирования возраста, по крайней мере, для фанирозойской части или последней части – от 600 миллионов лет – шкалы. Потому что, если мы не знаем семь восьмых истории Земли, то наши выводы по многим параметрам, научным и практическим, очень хлипкие. Поэтому некоторое время тому назад родилась палеонтология докембрия. Автор этого термина, и очень мощная фигура, которая продвигала это направление, это академик Б.С. Соколов. Сегодня, кстати, я его видел на заседании Бюро, он ещё здравствует, ему 90 лет исполнится вскорости, через несколько месяцев.

Это направление, палеонтология докембрия, развивается очень активно. И сейчас вообще произошли серьезные сдвиги, потому что, скажем, 15–20 лет тому назад никто бы не решился сказать, что бактерии сохраняются в ископаемом состоянии так же, как кости, ракушки и так далее. А оказалось, что они не только сохраняются, но они сохраняются изумительно, и ничуть не хуже, чем сохраняются другие ископаемые, которые имеют раковину, кости и так далее.

Теперь я всё-таки пойду сверху вниз. Знаете, сегодня мы имеем такую привычную фауну, когда даже дети отличают слонов от, скажем, гусениц, бабочек и так далее. Но такой более менее современный вид вся органика приобрела не так давно. Земля-то существует 4,5 миллиарда лет, а этот современный вид начал складываться всего-навсего 550–600 миллионов лет тому назад.

На картинке, которую сейчас вы видите, показаны первые скелетные фауны. Это приблизительно 550–600 миллионов лет тому назад, когда очень многие организмы приобрели возможность строить скелет. До этого почти их не было. И большинство этих ископаемых имели фосфатные скелеты. Не очень выгодная энергетически система, потом всё больше становилось ископаемых с карбонатными скелетами. Эта фауна очень интересная, название её – Томмотская, и это было достижение нашей российской, советской тогда науки – выяснение того, что есть такой момент, когда животные в массе приобретают возможность строить скелет.

Если мы пойдем дальше вглубь, то столкнемся со следующей фауной, где в основном тоже нормально развитые организмы. Это многоклеточные организмы, животные, но они все не имеют скелета. Сейчас на картине вы можете посмотреть некоторых представителей этой фауны, они близки к червям, медузам, может быть, к кишечно-полостным. Это знаменитая Вендская или Вендо-эдиокарская фауна. Впервые она была описана в Австралии, потом огромное местонахождение, сейчас богатейшее в мире, было найдено на Белом море. У нас в институте занимаются этим, и кстати, у истоков описания этой фауны в России тоже стоял академик Б.С. Соколов, а сейчас член-корреспондент М.А. Федонкин, который его заместил на посту заведующего лабораторией, и целая плеяда молодых людей, которые работают в институте.

Но обычные представления, которые вы увидите в учебниках, сводятся к тому, что отсюда начинается реальная жизнь многоклеточных. На самом деле это оказалось совсем не так. Древнее Венда были обнаружены многие ископаемые. Некоторые из них я проиллюстрирую. Сейчас на картине вы увидите такие похожие на червяков кругленькие колечки. Это так называемые грипании, они были описаны из Верхней Рифии, то есть порядок цифр – 700 миллионов лет.

Но когда это 700 миллионов лет, и когда это метафита, то есть эвкаритические многоклеточные организмы, но все-таки растительного происхождения, это всё еще мало интересно. Но совсем недавно, несколько лет тому назад эти же организмы, эти грипании были найдены в отложении с возрастом в 2,1 миллиарда, что означает, что представления наши о том, где у нас начинаются многоклеточные в истории, должны быть серьезно изменены.

Но если мы пойдем дальше, то следует сказать, что было много забыто, много было известно уже давно, но как-то не обращали внимания. Некоторые вещи наши коллеги игнорировали, поскольку это было найдено на нашей территории, тут всякие приоритетные моменты имели значение. Сейчас вы можете видеть на картине очень интересные вещи, это 1 миллиард 900 миллионов, но это метазоа. Это, скорее всего, кишечно-полостные, но может быть, это и полихетного типа существа, то есть черви.

Если это черви, то это более высокая организация. Но и кишечно-полостных достаточно: миллиард 900 миллионов, а у вас уже организм, который…

А.Г. Является многоклеточным животным.

А.Р. Да. То есть это вообще – будь здоров. На протяжении всего времени существования этих организмов, и других аналогичных, существуют ещё так называемые акритархи. Может быть, можно показать картинку с акритархами. Это одноклеточные, планктонные формы, они достаточно понятны по многим признакам. Это эвкаритические организмы, и они у нас находятся во всём проторозое, то есть от приблизительно двух миллиардов с лишним, и до кайнозоя, то есть до того момента, когда вымерли динозавры. Они хорошо сохраняются, потому что это всё состоит из органической субстанции, которая не поддается разрушению кислотами. Это легко выделяется из пород и потом изучается под микроскопом.

Теперь ещё несколько слов о других организмах, которые были найдены в древних породах. Сейчас вы видите на картинке очень любопытные трубочки, это трубочки, вероятнее всего, бактерий, возрастом в 3,5 миллиарда. Это было описано несколькими исследователями, это были Шопф, Френсис Вестол. Эти трубочки, кроме всего прочего, описаны из очень похожих на стромотолиты образований, а стромотолиты обычно считаются цианобактериальными холмами. И если это стромотолиты и это трубочки, то тогда нужно думать, что это возраст 3,5 миллиарда – уже цианобактерии.

А.Г. Кислородная атмосфера.

А.Р. Конечно. И представляете, что дальше. Дальше цианобактерии, а это, вообще говоря, среди бактерий одни из самых сложных организмов.

Вы правильно сказали насчет кислорода. Эти открытия начинают входить в противоречия с очень многими фактами, которые обосновывали концепцию невозможности присутствия кислородной атмосферы в это время. Но я как-то обратил внимание на рисунок, который вы сейчас увидите на экране. Здесь с левой стороны – зерна уранинита, а с правой стороны – зерна современного пляжа Австралии, где добывается минерал моноцит. Я этот снимок видел многократно, много лет, и как-то совершенно не обращал на него внимания. А соль в том, что уранинит, если он окатанный, а здесь показан вроде бы как окатанный уранинит, не может сохраниться в такой форме, если в атмосфере есть кислород, тогда он должен перейти в другую форму окислов урана.

А.Г. То есть это основной аргумент в пользу бескислородной атмосферы.

А.Р. Один из основных аргументов. Там были и другие аргументы, но этот считался очень сильным аргументом. И вдруг я обратил внимание на то, что, посмотрите, под этим уранинитом стоит шкала 0,1 миллиметра, а под зёрнами современного пляжа Австралии стоит другая шкала. Зёрна уранинита, это около 0,1 миллиметра, зёрна моноцита – 0,2 миллиметра и больше, а по форме они похожи. Но люди, которые это напечатали и которые так аргументировали эту позицию, забыли о том, что 0,15 миллиметра – это граница окатываемости. Если есть у вас какой-то обломок меньше, чем 0,15, то он будет остроугольный. Значит, то объяснение, что уранинит – это окатанные зёрна, не корректно. Значит, нужно искать какое-то другое объяснение. Я не знаю этого материала и не видел его в микроскоп, но я подозреваю, что это, вообще говоря, бактериальные сгустки, поэтому они имеют такую форму. Мы очень часто встречаем такого рода образования.

А на следующей картинке с пляжа Австралии, обратите внимание, все зёрна остроугольные, никаких окатанных зёрен нет, а всё, что вы видите круглое, это не зёрна обломочные, а живые фораминиферы.

Подведя некоторый итог, можно было бы составить таблицу, которую, я надеюсь, нам тоже покажут. Здесь черным показано появление разных по степени организации организмов. Взято это из книги Шопфа, которая была издана где-то порядка 20 лет тому назад. На тот момент было известно то, что показано черным. Надо сказать, что и сейчас в основных учебниках вы увидите приблизительно то, что нарисовано черным. А серым – те данные, которые были получены в последнее время или реабилитированы из тех, которые были известны, но на которые не обращали внимания. Обратите внимание, что, скажем, грибы (здесь они серым нарисованы) появляются, по крайней мере, уже два с лишним миллиарда лет тому назад. У Шопфа вообще грибов никаких не было.

Значит, появились очень интересные возможности сейчас. Обратили внимание на то, что есть следы синусоидного типа. Следами мы много занимались в интервале Вендт-Кембрий, а в древних породах не очень занимались.

А.Г. То есть не самими останками, а следами.

А.Р. Следами, следами ползания. Если след имеет сложную, витиеватую форму, типа не очень правильной синусоиды, то это означает, что это организм, (это сантиметровые размерности, конечно, а не микронные, там другие будут закономерности) целоматный или целомный, т.е. с целомом. А мы такие следы находим в нижнем Рифее, может быть, в основании среднего Рифея, по крайней мере, это миллиард 200, миллиард 300. То есть это похлеще, чем то, что я говорил про организмы, которые называются удаканиями, которые были кишечно-полостные. После коррекций, которые введены здесь, возникает очень много сложных проблем. Во-первых, если так рано появляются целоматы, всякие эвкариоты и так далее, то о том, что где-то на трех миллиардах ещё была восстановительная атмосфера, говорить не приходится.

На следующей картинке, которую я могу показать, изображено то же самое по распространению организмов, но дана предполагаемая кислородная кривая. Показано, как возрастало участие кислорода в нашей атмосфере. А с левой стороны зубчиками показаны крупнейшие оледенения в докембрии. Я хотел бы обратить внимание на самый нижний зубчик. Это архей, это почти 3 миллиарда. Я как раз на днях беседовал со специалистами, которые занимаются этим. Сегодня на заседании Бюро отделения наук о земле этот вопрос тоже всплывал. Это настоящие ледниковые отложения. Обычно в наших учебниках говорится, что в это время на Земле была бескислородная атмосфера и температуры средние по планете были 60 градусов. Сегодня – где-то десяток. А тогда 60 – средняя по планете. Значит, там выжить ничего вроде как не может.

Но некоторое спасение в этом зубчике есть, потому что, если были ледниковые отложения, значит, была климатическая дифференциация. Значит можно представить себе, что какие-то организмы в оазисах такого типа развивались и могли продвинуться очень серьезно. Мне представляется, что была сначала прокариотная или прокаритическая биосфера до определенного момента, потом была некая промежуточная биосфера, когда появлялись эвкариоты, но они не были доминантами, и потом сформировалась нормальная уже эвкаритическая биосфера, с которой мы сталкиваемся и сегодня. И я считаю, что количество кислорода в атмосфере с момента появления настоящей эвкаритической биосферы было тем же, что и сегодня.

А.Г. Значит, 500 миллионов лет назад.

А.Р. Да, где-то 550, 600 миллионов лет, к этому моменту уже уровень кислорода был высоким. Он, конечно, колебался потом. Там, на рисунке, есть колебания. Одно связано с накоплением железистых кварцитов, этих огромных залежей железа, например, Курской магнитной аномалии. По многим материкам мы наблюдаем такие породы.

А.Г. Примерно два миллиарда лет назад.

А.Р. Около двух миллиардов, два миллиарда, миллиард 800. Наверное, спад кислорода в этот момент происходил. Конечно, эта кривая интуитивная, посчитать это очень трудно. Хотя профессор Сорохтин, в Институте океанологии, считает, вводя в свои формулы разные параметры. В частности, мы иногда с ним обсуждаем как раз возможность иной интерпретации, иных подсчетов, и в последнее время он уже получил кривую, которая довольно близка к тому, что здесь нарисовано.

Я хотел бы ещё несколько слов сказать совсем о другом. Возможность изучать ископаемые бактерии открыла совершенно удивительные возможности и в палеонтологии, и в смежных науках. Вообще говоря, классическая палеонтология употребляется для стратиграфии, она и для нефтяных дел очень полезна. А бактериальная палеонтология для стратиграфии почти бесполезна. Нитки, шарики, они, понимаете, и в Африке нитки и шарики. Но любопытно то, что она открывает огромные возможности в переосмыслении седиментологических проблем.

На картинке, которую, я хотел бы, чтобы вы посмотрели, видно: верхняя картинка, это современная цианобактерия, а на нижней образец из фосфоритов, которые имеют возраст 550 миллионов лет. Обратите внимание, какая изумительная сохранность. Это один из первых снимков вообще, который был получен для фосфоритов. Иногда мы задумываемся о скоростях самих процессов. Если это сохраняется в таком идеальном виде, значит, это должно было быстро окаменеть. Потом всё это было подтверждено в лаборатории, в эксперименте у академика Заварзина. Было показано, что действительно фосфатизация идет очень быстро. Это считанные часы, и поэтому они сохраняются практически в любых породах. Если можно, следующую картинку покажите, пожалуйста.

А.Г. Это фосфатизация пленки.

А.Р. Да, да, фосфатизация самих бактерий, трубочек. Это разорванный цианобактериальный мат. Если мы возьмем обычную лужу, когда она покрывается зеленью, потом высыхает, эта корочка лопается и скукоживается. Вот это как раз это самое и есть, только разница с лужей состоит в том, что здесь возраст – 600, 550 миллионов лет, и посмотрите, какая идеальная сохранность этого скукоженного мата. И следующую картинку, если можно. Обратите внимание, это современные цианобактерии, трубочки, или округлые тельца, между которыми находятся полисахаридные пленки. Толщина этих пленок, скажем, 10–20 нанометров всего-навсего. А нижний правый снимок, видите, там эта же пленочка с дырками, это опять кембрий, опять 500 с лишним миллионов, и толщина всего-навсего 10–20 нанометров. То есть вы представляете, какие деликатные вещи могут сохраняться именно за счет такой огромной скорости фоссилизации.

После того как мы получали такие результаты, естественно, мы задумывались над вопросами уже седиментологическими.