На заре жизни. Органический мир докембрия

Водорослевые постройки — строматолиты

Итак, остатки водорослей и бактерий сохраняются очень редко. Тем не менее мы говорили, что эти организмы были основными породообразователями докембрия. Опять противоречие? Нет.

Действительно, остатки водорослей в строматолитах редки. Но сами строматолиты распространены чрезвычайно широко. Древнейшие из них обнаружены в древних толщах Родезии (Южная Африка), где из золотоносных жил, прорезающих строматолитовые известняки, определен абсолютный возраст от 2200 до 2730 и даже до 3050 млн. лет. Средний возраст этих толщ оценивается в 2860 млн. лет. Строматолиты встречаются не только в докембрийских, но и в более молодых отложениях — в палеозойских, мезозойских, кайнозойских. Самые молодые из них образуются в наши дни в заливах Северной Австралии, в соленых озерах США, на побережье Багамских островов в Атлантике и в других местах. Изучение этих молодых строматолитов и позволило разгадать тайну их древних предшественников.

Мы уже говорили, что строматолиты сами по себе не являются родами или видами водорослей. Это сложные постройки, возникающие в результате жизнедеятельности растительных организмов. Строматолиты относятся к водорослям, как коралловые рифы к мелким коралловым полипам или, еще точнее, как болотные моховые кочки к растениям, образовавшим их.

Но ведь биологи изучают именно растения и кораллы, а кочки и рифы их интересуют в гораздо меньшей степени. Может ли представлять интерес и приносить пользу изучение строматолитов само по себе? Ведь известно, что одни и те же организмы в разных условиях могуг образовывать колонии различной формы. Постройки, созданные представителями одного вида, жившими в различной обстановке, могут быть совсем разными, а постройки, созданные разными видами, но в сходных условиях — похожими. И тем не менее геологи никак не могли уйти от, казалось бы, странных, плохо объяснимых теориями совпадений. На рис. 8 изображены строматолитовые постройки (якутофитоны) из среднего рифея различных частей Сибири. Их разделяют не менее 3000 км, однако между ними много сходства. Ни ниже, ни выше в геологических разрезах такие строматолиты не встречаются. Зато в нижнем рифее есть совсем другие строматолиты (их называют кусиеллами, но названию города Куса на Южном Урале), показанные на рис. 9. Первый рисунок сделан на Южном Урале, второй — на крайнем севере Сибири, на Анабаре. В одновозрастных отложениях строматолиты похожи, в разновозрастных — нет. Значит, можно попытаться хоть в какой-то мере использовать их для определения возраста горных пород.

Рис. 8. Строматолиты группы якутофитон имеют центральный осевой столбик, сложенный коническими слоями (кокофитон), от которого в стороны и вверх отходят клубнеподобные отростки (байкалия). Это одна из самых характерных групп среднего рифея. Верхний строматолит обнаружен в Туруханском районе, нижний — в двух с половиной тысячах километров от него — на реке Мае.

Рис. 9. Постройки строматолитов куссиелла из нижнерифейских отложений Южного Урала и Анабарского массива.

В разные годы было предпринято несколько таких попыток, но они обычно успеха не приносили. Причин для этого было несколько. Во-первых, были плохо изучены сами органические остатки. «Похоже» и «непохоже» — это довольно шаткие критерии. К сожалению, и сейчас мы часто пользуемся ими, так как пока почти нет точных методов, позволяющих включать в рассуждения что-либо более определенное, например меру, число.

Во-вторых, был неясен возраст отложений со строматолитами даже в основных, опорных районах. Мы уже говорили, что миньярская свита Южного Урала считалась кембрийской, потому что в ней были найдены остатки, принятые за археоциат. В то же время строматолиты из этой свиты были похожи на докембрийские строматолиты других районов (кстати, и там их иногда считали кембрийскими). Естественно, что даже крупные специалисты разводили руками: ничего не поделаешь, строматолиты одинаковые, а возраст — различный. И они были правы: строматолиты действительно были одинаковыми. Ошибались не они, а геологи, неправильно определявшие возраст этих толщ.

Геологи отыскивали методы точного сопоставления древних толщ на больших площадях, с успехом используя в качестве ориентиров пласты со строматолитами. Бельгийские геологи Л. Каэн, Е. Полинар и другие установили, что можно выделить два четких прослоя с определенными постройками, которые были прослежены от реки Конго до Трансвааля. На севере Африки эстафету от бельгийцев приняли французские исследователи Н. Меньшиков, Ж. Шубер и другие, которые выявили несколько строматолитовых горизонтов в Сахаре и других районах.

В США работы Ч. Уолкотта продолжили в 30-х годах палеонтологи К. Фентон и М. Фентон, а с 50-х годов — Р. Резак. В 1957 г. на территории Национального ледникового парка в штате Монтана была составлена детальная схема последовательности слоев серии Белт, опирающаяся на несколько горизонтов с определенными типами строматолитовых построек.

В Советском Союзе строматолиты изучались с начала 30-х годов такими выдающимися исследователями, как В. П. Маслов, П. С. Краснопеева и А. Г. Вологдин. Сначала они очень оптимистично смотрели на использование строматолитов для определения возраста древних толщ. Но именно им пришлось столкнуться со всеми трудностями, о которых говорилось в начале этой главы. И энтузиазм их постепенно стал угасать. В. П. Маслов и П. С. Краснопеева пришли к выводу, что строматолиты пригодны только для сопоставления толщ на относительно небольших площадях, а А. Г. Вологдин по существу вообще отказался от изучения строматолитов. По его мнению, строматолиты могут быть интересными только потому, что в них иногда сохраняются остатки древних водорослей.

Новый этап изучения строматолитов совершенно справедливо связывают с именем И. К. Королюк, которая с 50-х годов исследует докембрийские и палеозойские отложения Присаянья, Прибайкалья и верхнего течения реки Лены. Она показала, что определенные типы строматолитовых построек можно с успехом использовать для сопоставления древних толщ на огромных площадях. Но еще важнее было то, что Королюк по существу впервые отметила качественные отличия палеозойских строматолитов от докембрийских. С этого времени стало возможным говорить на надежном фактическом материале о каком-то направленном развитии, эволюции этих образований. Начало подтверждаться предвидение В. П. Маслова, который еще в 30-х годах связывал смену строматолитовых комплексов с эволюцией водорослей-строматолитообразователей и с эволюцией условий осадкообразования.

Сейчас строматолиты изучают по меньшей мере два десятка исследователей в различных геологических учреждениях и научных институтах нашей страны. С помощью строматолитов к 1960 г. удалось расчленить рифейские отложения основных разрезов СССР на три крупных подразделения, а сейчас эта схема значительно детализирована и распространена на всю территорию нашей страны.

Строматолиты, как мы уже говорили, образуют крупные рифоподобные массивы (биогермы) и иногда слагают нацело многометровые пласты, которые прослеживаются на десятки и даже сотни километров. Заметим, кстати, что строматолитовые мраморы нередко очень красивы (рис. 10), недаром с давних пор их использовали для внутренней отделки парадных дворцовых залов, а огромные каменоломни, где разрабатываются эти мраморы, существуют до сих пор. Они могут быть одноцветными — красными, желтыми, черными, зелеными или многоцветными, например, нередко встречаются красные скорлуповатые столбики на сером фоне вмещающей их породы.

Рис. 10. Образец верхнерифейского строматолита Inzeria tjomusi с рисунком, похожим на узор ковра (строматолит в переводе означает «ковровый камень»)

Общее представление о строении строматолитовых биогермов можно составить по рис. 11 и 12, хотя, конечно, биогермы гораздо более разнообразны. Постройка начинается с пленки, нарастающей на камнях, гальках или просто на бугорках морского дна. Иногда такая пленка покрывает большие участки субстрата. Нередко рост начинается с крохотного пятачка, а потом, распространяясь в стороны, водорослевые пленки захватывают новые и новые площади. В этом случае биогерм похож на куст. Заметим, кстати, что строматолиты этого типа очень похожи на кораллы, и именно так, как древние кораллы, они и определялись сначала исследователями. Некоторое расширение в стороны характерно для всех строматолитовых биогермов. Это определяет и веерообразную ориентировку строматолитовых столбиков, из которых состоит биогерм: в центре они субпараллельны и вертикальны, по краям наклонены иногда до горизонтального положения.

Рис. 11. Типичный пример биогерма, сложенного столбчатыми ветвистыми строматолитами.

Центральная часть его сложена субпараллельными столбиками группы гимносолен, краевые части — наклонными столбиками, близкими к гунгуссиям (диаметр биогерма около 1,5 м). Всрхнерифейские отложения в районе среднего течения реки Лены.

Рис. 12. Небольшой асимметричный биогерм строматолитов. Сбоку от водорослевой колонии (справа) было, очевидно, какое-то препятствие, и строматолитовыс постройки могли разрастаться только в одну сторону. Верхний рифей, река Лена, у устья реки Большой Патом.

Верхняя часть биогермов отвечает этапу отмирания водорослевой колонии. У одних строматолитов биогерм покрывался снова (как и в основании) общей пластовой коркой, у других столбики просто прекращали рост и засыпались механическим осадком.

Разумеется, бывали случаи, когда биогерм не проходил всех стадий развития: на самом раннем этапе своего развития водорослевая колония могла быть засыпана осадком или сорвана волнами. Вообще условия, в которых жила колония водорослей, имели очень большое значение. Одни биогермы имеют десятки метров в высоту и сотни, а то и тысячи метров в ширину, другие не превышают в диаметре нескольких десятков сантиметров. Если где-то сбоку была скала или развивалась соседняя колония, постройка могла разрастаться только в одну сторону и развивались преимущественно асимметричные наклонные столбики. Все эти разновидности действительно наблюдаются в природе, и некоторые из них изображены на рис. 13 и 14. Некоторые признаки (наклон столбиков, симметрия и асимметрия слоев и т. п.) определяются просто положением столбика в биогерме. В центральных частях биогерма столбики расположены параллельно друг другу и ориентированы вертикально, в краевых участках — наклонены под различными углами вплоть до горизонтальных ответвлений.

Рис 13. Веерообразная ориентировка столбиков особенно отчетливо видна в небольших строматолитовых биогермах. Верхний рифей, река Лена, у устья Большого Патома

Рис. 14. Недоразвившийся биогерм строматолитов. Осадок засыпал водорослевую колонию, прежде чем выросли столбики. Верхний рифей, река Лена, у устья Большого Патома