Роберт Хейзен - История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет

Мы узнали, что в любой отдельно взятый период несколько разных видов пород – различных фаций – формируется в определенном месте и на определенной глубине водоема. Песчаник формируется ближе всего к берегу, в неровных, мелководных приливных зонах. В них сохраняются окаменелости крупных моллюсков и улиток с прочными раковинами, которые способны выдержать бурный прибой. В отличие от песчаника, известняк включает древние коралловые рифы, а также богатое разнообразие живых организмов – стебельчатых морских лилий, морских звезд, улиток, плеченогих и другие виды, обитающих в прогретых солнцем лагунах. Многие из изысканных трилобитов в рифовых экосистемах отличаются огромными глазами, способными просматривать окружающую среду на все 360°. Еще дальше от берега в глубоких, темных водах медленно накапливаются черные сланцы; их фауна состоит из фильтраторов [12] Фильтраторы – водные животные, питающиеся мелкими планктонными организмами или взвешенными частицами (детрит), отцеживаемыми из воды. – Прим. ред. и черных трилобитов – организмов, резко отличающихся от тех, что обитают в менее глубоких светлых зонах.

Каждое обнажение отражает определенный период времени и место, а последовательность слоев, расположенных друг над другом, повествует о характере перемен. Особенно выразительные чередования слоистых пород часто связаны с экономически ценными (а потому хорошо изученными) угольными месторождениями. Уголь, в изобилии формировавшийся в заболоченных прибрежных зонах 300 млн лет назад, обычно залегает между слоями песчаника, которые, в свою очередь, граничат со сланцами. Такая последовательность – сланец, песчаник, уголь, песчаник, сланец, повторяющаяся несколько раз, свидетельствует о значительной разнице в уровне моря, который то поднимался, то опускался, то снова поднимался, возможно, в связи с продвижением и отступлением полярных льдов и глетчеров. Напрашивается неизбежный вывод о том, что за сотни миллионов лет уровень воды в океане постоянно менялся на сотни метров.

Современному человеку, с нашими гигантскими прибрежными городами и обширными морскими инфраструктурами, уровень воды в океане (по крайней мере в пределах ритма приливов и отливов) представляется постоянным в масштабе всей планеты. Мы с трудом представляем себе изменение даже метра на три, не говоря уже о сотнях метров. Но исследование осадочных пород однозначно указывает на такие перемены. В течение последних нескольких десятков тысяч лет уровень воды в океанах неоднократно то поднимался более чем на 50 м, то опускался на 100 м ниже современного. Вне всякого сомнения, такие сдвиги будут происходить снова, радикально меняя очертания берегов. Вот такую историю рассказывают нам горные породы и ископаемые экосистемы.

Самое кардинальное преобразование суши в истории планеты было связано с возникновением наземных растений – новшеством, фиксируемым по наличию отчетливых, микроскопических спор в породах возрастом 475 млн лет. Хотя сами отпечатки нежной, легко поддающейся разрушению растительности тех времен не сохранились, по крайней мере пока не обнаружены, те первые настоящие растения, возможно, походили на современный печеночный мох (печеночник) – это были лишенные корней, крепко цеплявшиеся за землю потомки зеленых водорослей, способные выжить лишь в низменных, сырых местностях. В течение более 40 млн лет, судя по сохранившимся в наземных породах спорам, именно такие растения выживали на суше. Эволюция тех выносливых растительных первопроходцев, видимо, проходила медленно, но неуклонно.

Около 430 млн лет назад, судя по разнообразию ископаемых спор по всей планете, произошел заметный сдвиг в наземной растительности. В течение следующих 30 млн лет споры печеночника встречаются гораздо реже, зато распространяются разнообразные виды мхов и простейших сосудистых растений. В породах этого периода в Шотландии, Боливии, Китае и Австралии встречаются древнейшие окаменелости собственно растений – отпечатки лишайников и других предков современных сосудистых растений (с внутренним «водопроводом», т. е. сетью наполненных водой канальцев). Не имея развитой корневой системы, эти короткие, приземистые растения тоже тяготели к низменным, сырым местам.

Окаменелостей со временем становилось все больше по мере распространения и укрепления растительности. Около 400 млн лет назад примитивные сосудистые растения начали постепенно разрастаться, покрывая некогда бесплодные участки суши по всему земному шару. Они выглядели как тонкие, безлиственные, миниатюрные кустики с зеленоватыми стеблями и веточками, которые поднимались на несколько сантиметров над почвой. Их корни уже достаточно глубоко проникали даже в каменистый грунт, удерживая растение как надежный якорь, а сеть капилляров подавала воду к верхним частям растения. Несмотря на важную роль, которую они сыграли в распространении жизни на планете, эти растения довольно долго держались на вторых ролях, уступая первенство известности трилобитам и динозаврам. Животным, хищникам и жертвам присущ более динамичный образ жизни, а также большее разнообразие форм и поведения – они больше похожи на нас. К тому же ископаемые растения представлены в основном фрагментарно – обычно в виде отдельного листа или стебля, кусочка коры или древесины. Растениям не хватает, по выражению Кевина Бойса, палеоботаника из Университета Чикаго, «завершенности двухстворчатых моллюсков», тем не менее они могут рассказать удивительные истории.

Впервые я встретился с Кевином в 2000 г., когда он, будучи перспективным, полным энтузиазма аспирантом в Гарварде, работал у Энди Ноула и уже тогда подумывал о том, как извлечь побольше информации из древнейших ископаемых растений. Ненасытный читатель и одаренный писатель, Кевин любил сочинять рассказы – он из тех ученых, кто может рассказывать увлекательнейшие истории о растениях. Но для новых рассказов о древнейших земных растениях ему требовались дополнительные данные о растительных окаменелостях. Энди направил Кевина в Геофизическую лабораторию для освоения техники микроанализа элементов, изотопов и молекул – техники, никогда до тех пор не применявшейся в систематическом исследовании ископаемых растений.

Предметом нашего первого совместного исследования стали хорошо сохранившиеся ископаемые образцы, возрастом 400 млн лет, кремнистых сланцев Райни близ деревни Райни в графстве Абердин, Шотландия. Райниевой растительности повезло: она избежала гниения, поскольку ее окружали горячие источники, пропитывая минерализованной водой ее ткани, герметически запечатывая и частично заполняя капиллярную сеть мелкозернистым кремнеземом. Столетие назад геологи обнаружили в каменной ограде вокруг деревушки Райни булыжники кремнистого сланца. Только после основательных изысканий удалось найти небольшой участок коренного кремнистого сланца и начать раскопки. Кремнистый сланец Райни остается ценным и редким материалом, но Кевин Бойс получил в Гарварде доступ к старой коллекции образцов величиной с кулак, а также укрепленных на стеклянной подставке тонких, полированных, прозрачных срезов, в которых можно было до мельчайших деталей рассмотреть под микроскопом анатомию окаменелых растений. В этих окаменелостях запечатлелись фрагменты причудливого ландшафта, знакомого и чуждого одновременно, покрытого стебельчатыми растениями, с зелеными стеблями, но без листьев.