Андрей Лапо - Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого
Привычные нам ландшафты и знакомый «ансамбль» живого вещества сформировались на Земле лишь в меловое время, после появления цветковых растений. Возникновение нового типа растительности обусловило бо́льшую устойчивость поверхности материков к эрозии; возросла скорость зарастания оголенных грунтов, ускорился процесс почвообразования. При этом за счет более активного воздействия растительности и продуктов ее опада на грунты увеличилась мощность зоны гипергенеза (особенно в тропической зоне).
Остановится ли на этом эволюция? «По-видимому, масса живого вещества растет в ходе геологического времени, и процесс захвата земной коры живым веществом еще не закончен» — так отвечает на этот вопрос В. И. Вернадский[65]. Вернадский ставит и другую проблему, для решения которой у него не хватало фактического материала: «Жизнь проникает всюду, где ее не было, но мы не можем утверждать, что это действительно были всегда свободные от жизни области планеты, никогда в другие геологические времена ею не занятые. Представляется возможным, что эти свободные от жизни области образовались в ближайшие геологические эпохи, и мы наблюдаем только освоение новыми формами жизни областей, в которых старое живое вещество почему бы то ни было исчезло… Но возможно и допущение, что мы здесь видим и реальное расширение области жизни, причем шла длительная эволюция организмов, приспособляющихся к новым условиям. Мне кажется, иначе трудно уверенно объяснять приспособления глубоководных, живущих глубже 6 км, организмов, но доказанным это считаться не может[66].
Данные современной науки подтверждают, что «реальное расширение жизни» в геологической истории действительно происходило.
Глава шестая. Метабиосфера
Стало очевидным единство стратисферы Земли, как результат развития былых биосфер планеты.
Б. С. Соколов. 1975На Среднем проспекте в Ленинграде все пространство между 19‑й и 20‑й линиями занимает величественное здание, отделанное серым камнем. По праву его называют «Дворцом геологии». Когда-то здесь помещался Геологический комитет — по существу, единственное геологическое учреждение дореволюционной России, а сейчас размещены три головных учреждения Министерства геологии СССР: Всесоюзный геологический институт имени А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ), Всесоюзная геологическая библиотека и Центральный геологоразведочный музей имени Ф. Н. Чернышева. Просторный, светлый вестибюль, широкая, идущая до самого верха лестница. Ее ступени выложены плитами так называемого ортоцератитового известняка с остатками ортоцерасов (вымерших головоногих моллюсков) и морских лилий. А у подножия лестницы — другие нерукотворные создания природы: глыба каменного угля из Донбасса, ископаемые стволы деревьев, шедевр мезозойской эры — аммонит. Следы былых биосфер…
В январе 1959 г. во «Дворце геологии» открылась V сессия Всесоюзного палеонтологического общества (ВПО). Такие сессии собираются каждый год; но тема этой была необычной: «Значение биосферы в геологических процессах».
Этот представительный форум — на нем присутствовало больше 500 ученых — был первым научным съездом, где так разнообразно и всесторонне была рассмотрена роль живого вещества в формировании земной коры. Ее инициатор, известный советский палеонтолог, впоследствии — лауреат Ленинской премии, Борис Павлович Марковский (1895—1966) сделал программный доклад «Жизнь как геологический фактор». А потом были заслушаны многочисленные более специальные сообщения, посвященные вопросам биогенного происхождения карбонатных пород, горючих ископаемых, железных и марганцевых руд, фосфоритов, бокситов…
V сессия ВПО подвела итог исследований, проведенных за несколько десятилетий, прошедших после опубликования работ Вернадского о биосфере. Но этим не исчерпывается ее значение — одновременно она открыла новый этап исследований роли жизни в геологических процессах. А ровно через 20 лет в том же зале собралась XXV, юбилейная, сессия ВПО, посвященная теме «Палеонтология и эволюция биосферы».
Идеи В. И. Вернадского по праву обрели всеобщее признание. В блестящую плеяду ученых, достойно развивающих эти идеи, входят многие современники и младшие современники Вернадского. Их усилиями достигнуты выдающиеся успехи в исследовании роли жизни в формировании земной коры. Этому вопросу и посвящена последняя глава нашего повествования.
Говорят, что настоящее — это ключ к познанию прошлого. Мы воспользуемся этим ключом, чтобы лучше понять, как формировались осадочные породы в геологическом прошлом. Однако пользоваться им будем осторожно, поскольку это все-таки ключ, а не отмычка, и не ко всем дверям (в нашем случае фациальным обстановкам) он подходит.
В самом упрощенном виде осадочная оболочка Земли — это стратиграфически наложенные друг на друга следы былых биосфер нашей планеты. Все вместе они слагают метабиосферу Земли: многокилометровую оболочку, облик которой в значительной мере определяется деятельностью живого вещества.
Осадочные породы согласно современным классификациям разделяются на следующие группы: 1) обломочные; 2) глинистые; 3) аллитные; 4) железистые; 5) марганцевые; 6) фосфатные; 7) карбонатные; 8) кремнистые; 9) соли; 10) каустобиолиты.
Все осадочные породы Земли (вплоть до самых древних) сформировались в условиях биосферы. Думается, что этот тезис в наиболее краткой форме выражает геологический аспект учения Вернадского. В той или иной форме живое вещество принимает деятельное участие в формировании всех осадочных пород, и все они включают в себя какое-то (пусть иногда и малое) количество палеобиогенного вещества. Соотношение абиогенного и палеобиогенного вещества в породах может быть различным: от ископаемых углей, малозольные разновидности которых почти нацело сложены палеобиогенным органическим веществом, и известняков, состоящих из палеобиогенного неорганического вещества, — до песчаников, где палеобиогенного материала может быть совсем немного. При этом палеобиогенное вещество в осадочных породах весьма разнообразно: растительный детрит, различные остатки организмов (миоспоры, крупномерные фрагменты растений, остатки планктона, спикулы губок, зубы акул, раковины, кости позвоночных и т. д.), янтарь, копролиты и такие микробиогенные минералы, как, например, сульфиды, карбонаты, гидроокислы железа и т. д. Выходит, что не так уж далек от истины был Омар Хайям, утверждая:
Эти мертвые камни у нас под ногами
Прежде были зрачками пленительных глаз…
Рассмотрение пород, слагающих осадочную оболочку Земли, начнем с карбонатных. Роли жизни в их формировании В. И. Вернадский придавал особое значение и выделял даже, как уже упоминалось, особую «кальциевую функцию» биосферы.
На долю карбонатных осадков приходится около половины всей площади современных донных отложений Мирового океана. Широкий пояс карбонатных осадков располагается главным образом между 30° с. ш. и 30° ю. ш., но отдельные языки карбонатных илов пересекают эти границы. По А. П. Лисицыну, они делятся на два типа: планктогенные и бентогенные (обе жизненные пленки океана создают, таким образом, собственные типы карбонатных осадков). Планктогенный подтип представлен фораминиферовым (преобладающий класс), кокколитовым и птероподовым илами.
Фораминиферы относят к подцарству простейших. Их современные представители — микроскопические создания. Среди вымерших форм существовали и довольно крупные организмы. Таковы нуммулиты — гиганты среди одноклеточных, достигавшие 10—16 см. В переводе с латинского их название обозначает «каменные монетки». Нуммулиты, действительно, напоминают окаменевшие монетки. Азербайджанская легенда рассказывает, что это деньги богача, не подавшего милостыню нищему. К органическим остаткам нуммулиты начали относить только в XVIII в., а вот использовать нуммулитовые известняки стали значительно раньше: из них построены египетские пирамиды. Появились фораминиферы в кембрии, а начиная с карбона они приобретают важную роль в карбонатонакоплении.
Кокколитовые илы сложены остатками микроскопических золотистых водорослей кокколитофорид. Панцири кокколитофорид смонтированы из щитков, состоящих, в свою очередь, из отдельных кристаллов карбоната кальция. Отмирая, кокколитофориды распадаются на отдельные щитки, которые со временем превращаются в тончайший карбонатный ил.
Наконец, наименее распространенными являются птероподовые илы. Исходным материалом для их формирования послужили раковины мелких (0,3—10 мм) брюхоногих моллюсков — птеропод.
Другая пленка жизни — донная — формирует бентогенные карбонатные отложения, которые также разделяются на несколько классов.
Первый класс — ракушечные, или моллюсковые, отложения, встречающиеся главным образом на морском мелководье. Огромные ракушечные поля известны на восточной и северной окраине Каспия, в северо-западном углу Черного моря, на Багамской отмели, у побережья Флориды. Таково и прибрежье Азовского моря, которое даже прозвали «моллюсочным». Ракушка на мелководье интенсивно измельчается, и описываемые отложения часто представлены раковинными песками. В прежние геологические эпохи ракушечные отложения также слагались остатками моллюсков, хотя в палеозое большую роль в их формировании играли и брахиоподы. Другой распространенный класс бентогенных карбонатных отложений — кораллово-водорослевый — формируется в рифовых сгущениях жизни. Менее распространены остальные типы: фораминиферовый (фораминиферы бывают не только планктонными, но и бентосными); мшанковый; осадки смешанного состава, сложенные остатками иглокожих, остракод, серпулид и балянусов.
