Книга: Живое прошлое Земли

Как их изучают

Как их изучают

Прежде чем изучать доставленные в институт образцы, надо их отпрепарировать - очистить от породы. Для этого существуют специальные препараторские мастерские, и в них работают специалисты-препараторы - универсальные мастера, иногда ювелиры, а иногда и... молотобойцы. Да-да, однажды из Монголии привезли огромные глыбы песчаника, заключавшего в себе гигантские кости двуногих динозавров. Обычный молоток с искрами отскакивал от глыб. Тогда пришлось большими кувалдами расколотить их на мелкие части, а затем подобрать и склеить все кусочки кости. Обычно же приходится работать набором зубил (от крупных до тончайших иголочек) и набором молотков разных размеров и назначений, специальными электрическими отбойными молоточками при очень твердой породе или ультразвуковыми разрыхлителями, если порода рыхлая. Работа и внешне и по содержанию напоминает работу скульптора: неверный удар - и прекрасный образец может быть безвозвратно испорчен. Хорошо, если поверхность ископаемого тверже окружающей породы, а если наоборот? Очищается небольшой участочек - квадратные сантиметры, а то и миллиметры в день, пропитывается пластмассой, просушивается, затем очищается следующий. Мелкие образцы приходится препарировать под специальной налобной лупой, иногда и под бинокулярным микроскопом. А как очистить все детали строения, например мозговой коробки древней ящерицы, если вся длина черепа не более 1,5 см?

Профессия препаратора требует удивительного терпения, ювелирного мастерства и твердых рук

В нашей книге вы увидите фотографии многих красивых образцов. Практически все они так или иначе прошли через талантливые руки препараторов. Помимо препарирования, этим специалистам нередко приходится заниматься и головоломками - собирать из мелких кусочков, например, разбитый череп, кропотливо подбирая кусочек к кусочку... Иногда палеонтологам везет. Например, когда ископаемое и заключающая его порода резко различны по химическому составу. Тогда исследователь на время превращается в химика и подбирает составы, растворяющие породу и совершенно не затрагивающие вещество ископаемого. Бывают сложные составы и сложная технология растворения породы, а бывает и так, что неподатливый зубилу образец достаточно бросить в стакан с разведенным столовым уксусом, чтобы через несколько дней вынуть совершенно чистый, "как из супа", - говорим мы в таких случаях, например череп древнего лабиринтодонта.

Недалеко от города Тулы была обнаружена линза известняка - небольшой слой, толщиной меньше 10 см, набитый чешуйками, отдельными костями, зубами девонских рыб. Известняк едва можно было поцарапать стальной иглой - такой твердый, а кости значительно мягче. При раскалывании куска породы вдребезги разлетались и кости. Вот тут помогла химия. После растворения специальным составом на дне химического стакана оставался осадок - тонкая глина и кости. Промыли, высушили их, и перед изумленными исследователями оказалось то, чего еще никто не видел: "мусор", выброшенный 370 млн. лет назад на пляж волнами мелкого солоноватого озера-моря (наподобие современного Каспия). Здесь были раковинки моллюсков и панцирных рачков, чешуи, кости, куски черепов, зубы десятка видов различных рыб, а также кости одного из древнейших четвероногих животных, о нем мы еще расскажем подробнее. Бывает и так, что ископаемые легче растворить, чем породу. Помните местонахождение дискозаврисков в казахской степи? Черные сланцы, заключавшие скелетики животных, оказались пропитанными кремнеземом и не поддавались ни стальному инструменту, ни химии: ведь только плавиковая кислота растворяет кремнезем, но она же очень легко растворяет и кости, а от раскалывания плиток по слоям раскалывались вдоль и кости. Конечно, можно было прекрасно изучать строение костей изнутри, но как же они выглядели снаружи?! Решение оказалось очень простым: плитки со скелетиками погружали в соляную кислоту, и она полностью растворяла кости. На поверхности плиток оставались углубления от костей, передававшие мельчайшие детали строения их поверхности, даже тончайшие отверстия сосудов и нервов. Затем поверхность плитки заливалась силиконовым каучуком, и после его застывания получалась гибкая снежно-белая пластинка с изумительным по тонкости передачи деталей строения слепком скелетика. Точно так же препарируют химическими способами и остатки беспозвоночных - лишь бы была разница между химическим составом окаменелости и породы. Мелкие ископаемые, например раковинки одноклеточных простейших или раковинных рачков, добывают из породы, раскалывая ее на мелкие части молотком, прокаливанием в муфельной печи или замораживанием в жидком азоте.

А бывает и так, что ископаемые достаточно только помыть водой. На одной из фотографий этой книги вы увидите скелет древней рептилии - тероморфа листрозавра. Крепкие, красноватые, пропитанные железными солями кости скелета были найдены в слое мягкой глины, образовавшейся в древнем озере почти 230 млн. лет назад. Их вымыли щеткой, высушили и пропитали. Если ископаемое имеет очень сложную форму и заключено в твердую породу, то приходится изучать его методом пришлифовок: образец разрезают на тончайшие пластинки алмазной пилой либо просто на специальном шлифовальном станке пришлифовывают. Контуры ископаемого, видные на плоской поверхности, зарисовывают или фотографируют, затем вновь с ошлифовывают несколько миллиметров или микрон (в зависимости от задачи изучения и размеров объекта), зарисовывают контуры, снова пришлифовывают образец... Так создаются сотни рисунков, а по ним уже строится графическая или объемная (из воска, гипса или на экране дисплея) модель ископаемого. Этим методом часто приходится изучать беспозвоночных, а иногда и позвоночных.

Классическим, известным всем палеонтологам примером применения этого метода является работа шведского палеонтолога Э. Стеншё. В Гренландии была собрана огромная коллекция панцирей примитивных бесчелюстных - агнат. В толстых костных панцирях этих странных существ проходит запутанная сеть тонких каналов и полостей, оставленных сосудами и нервами, головным мозгом. Добраться до них можно было, только поломав кости. Стеншё применил метод пришлифовок и создал реконструкции тончайших деталей строения головного мозга, нервной и кровеносной систем головы агнат. Выяснились невероятно интересные детали, позволившие ученому высказать новые взгляды на происхождение позвоночных. Кропотливая работа длилась очень долго, но полученные результаты оправдали все затраты сил и времени. Но вот ископаемые подготовлены для изучения и попали на стол ученого. Вначале производится определение уже известных форм, выявляются новые, неизвестные, а также выясняются новые данные, позволяющие получить материал по известным формам. Если собраны только уже изученные формы, их сравнивают с описанными ранее, изучают весь комплекс ископаемых того или иного слоя и делают необходимые заключения - о возрасте, об условиях отложения слоев и т. п. Изучают именно комплекс (по возможности максимальное количество найденных здесь животных или растений), ведь отдельные формы могли существовать разные по длительности интервалы времени и обитать в очень широком диапазоне условий. Для изучения применяют разнообразные приборы, современную технику: основной, совершенно необходимый для предварительного осмотра бинокулярный микроскоп для ископаемых среднего размера и биологический микроскоп с сильным увеличением для микроскопических. Применяют электронные микроскопы (просвечивающий, трансмиссионный и отражательный, сканирующий) в основном для изучения тончайших структур; рентгеновские аппараты, аппараты ультрафиолетового и инфракрасного фотографирования, масс-спектрографы для определения изотопного состава элементов, входящих в составляющие скелет минералы.

Оптические и электронные микроскопы - надежные и необходимые помощники современного палеонтолога. И изучают при их помощи не только микроскопических фораминифер, но и гигантских динозавров

Постепенно все большее значение получает применение ЭВМ для цифрового кодирования изображений и фотографий ископаемых - это очень облегчает сравнение в тех случаях, когда в изучаемой группе много форм, различающихся набором количественных, трудно оцениваемых глазом признаков.

Во время работы

Основа основ всякого изучения ископаемого - его грамотное научное описание, составленное по строго разработанным схемам для всех известных групп животных и растений. А в основе описания лежит сравнительно-анатомический метод, введенный для ископаемых Ж. Кювье и разработанный известным русским ученым Владимиром Онуфриевичем Ковалевским. Описание всегда сопровождается точными измерениями и изображениями ископаемых. Для иллюстрирования описания часто применяют фотографии. Однако фотография (в особенности объемная стереопара, которыми сейчас охотно пользуются палеонтологи) несет очень много "лишней" информации, того, что в технике называют посторонним "шумом". А ведь часто надо подчеркнуть определенные черты и убрать ненужные (например, всякие трещины и сбоины, образовавшиеся на ископаемом) и нехарактерные для животного. Тогда приходится пользоваться рисунком, эскиз которого необходимо изготовить самому. Поэтому палеонтологу важно уметь рисовать.

Очень большое значение для правильного описания образца имеет точное измерение его. Иногда это делают под микроскопом, при помощи тончайшей сетки, нанесенной алмазом на стекло, а иногда и так - большим штангенциркулем. Все зависит от размеров объекта и необходимой точности

Если палеонтолог описывает какую-нибудь новую форму животного или растения, то все образцы, упомянутые в его описании, называют паратипами, а главный, типичный образец - голотипом. Эти образцы включаются в каталог и подлежат вечному хранению в одном из основных палеонтологических учреждений мира. Без такой регистрации любое описание считают недействительным и его название не употребляют. Для выделения образцов голотипа и паратипов применяют цветные марки (точки): красную - для голотипа, зеленую - для оригинала.

Описание и изображение ископаемого используют для всевозможных научных целей, поэтому они должны быть четкими, краткими и в то же время с исчерпывающей характеристикой. Иногда, чтобы представить себе организм как целое, живое, рисуют реконструкцию внешнего вида, особенно если изучается только скелет, как у позвоночных животных, или соединяются вместе отдельные изученные части - листья, плоды, цветы, кора ствола дерева. Научная реконструкция - очень сложное дело.

Иной раз в популярных книгах приходится видеть изображения фантастических существ - драконов со страшными, оскаленными пастями, гребнями по спине, ужасными когтистыми лапами... А подпись гласит, что это "реконструкция" какого-нибудь динозавра. На самом деле не реконструкция, а зачастую вольное творчество художника на "динозавровые темы".

Научная реконструкция должна быть точна до предела. Даже об окраске объекта исследователь имеет какие-либо определенные соображения, использует факты и точнейший учет всех известных данных по строению тела реконструируемого организма. Например, для реконструирования облика того же динозавра необходимо учитывать его походку, возможные позы, строение кожи, когтей, глаз, палеогеографические данные, то есть данные об окружающей среде. Как часто приходится на реконструкциях видеть фантастическое смешение различных животных на одном ландшафте, животных, разделенных в действительности миллионолетиями и обитавших на разных материках!

Научная реконструкция головы тероморфа дицинодонта, жившего более 200 млн. лет назад. Строгая научная подпись к рисунку должна быть такой: 'Внешний вид головы Rhinodicynodon gracile в профиль. Реконструкция по экз. ПИН, № 1579, ув. 0,3. Нижний триас, донгузская серия. Оренбургская обл., мест. Бердянка'

Иной раз реконструкции крупных позвоночных животных очень помогает монтаж скелета - так гораздо лучше видны его основные соотношения. Часто очень трудно графически на бумаге представить себе истинную постановку животного. Например, впервые в мире нашли целый, полный скелет удивительного триасового тероморфа листрозавра. Смонтировали и убедились, что существовавшие до сих пор рисунки - реконструкции скелета этого животного неверны.

Реконструкции крупных позвоночных животных

Научная реконструкция необязательно должна быть дана художником, она может быть не в виде рисунка, а как описание - точное и детальное.

Это удивительное искусство - работа монтажника. Иногда окаменелые кости огромных скелетов имеют массу не один десяток килограммов и необычайно хрупки. А их надо поднять на значительную высоту и точно поставить на свое место. Надо быть сильным физически, знать анатомию животных, уметь обращаться с металлом - сверлить, гнуть в нужных направлениях, сваривать и рассчитывать прочность конструкции, ведь ей долго придется стоять под тяжелой нагрузкой