Книга: Земля и жизнь
Протерозойская эра
| <<< Назад Архей |
Вперед >>> Палеозойская эра |
Протерозойская эра
Огромный этап геологического развития, выделенный под названием "протерозой", соответствует времени 1900-570 млн. лет. Он представлен в пределах всех выступов суши разнообразными горными породами огромной мощности, в числе которых видное место занимают породы биогенные.
Бактериальная и водорослевая жизнь в протерозое достигла исключительного размаха и представлена многообразными геологическими факторами - породо- и рудообразователями. Продуктами этой жизнедеятельности были карбонатные осадки открытых водных бассейнов, железные и марганцевые руды, осадочные сульфидные минералы, отложения кремнезема в виде кремнистых сланцев, силицилитов и т. д.
Осадочное отложение железа происходит на Земле во все геологические времена, от архея до современности. Его сущность давно уже разгадана. Это бактериальный процесс, при котором бактерии используют в качестве энергетической базы растворенные закисные соединения железа. Оказывается, при переводе железа в нерастворимое состояние происходит выделение тепла.
Исследования Н. Г. Холодного показали, что железобактерии необычайно распространены в природе. Они проявляют жизнедеятельность обычно в условиях относительно низких температур (0°-16°С), при наличии СO2 и карбонатных или иных закисных соединений железа в слабокислых или нейтральных средах (рН от 5,8 до 7,6) в присутствии любой концентрации кислорода. В бедных кислородом средах железобактерии развиваются около колоний водорослей. В органических веществах эти бактерии или не нуждаются совершенно, или относятся к ним безразлично, так же как и к наличию света. Железобактерии превращают бикарбонаты железа в гидрат его окиси, причем углекислота является строительным материалом для вещества их клеток.
Биологическое формирование осадочных месторождений железа в огромных масштабах происходило в особенности в протерозое, т. е. в позднем докембрии. Крупнейшие железные месторождения мира принадлежат к группе отложений этого возраста.
Н. Г. Холодный считал, что железобактерии имеют прямое отношение к поведению железа в биосфере, где они выполняют значительную биохимическую работу по окислению закисей железа и превращению их в нерастворимую гидроокись - в железные руды различных типов, по условиям их образования и последующим химическим изменениям, под влиянием различных геологических обстановок (лимониты, гематиты, гётиты, а также силикаты, фосфаты и сульфиды железа). Эти руды очень часто содержат остаточное органическое, по-видимому, бактериальное вещество. Докембрийские руды Кирунавары (Швеция), как правило, содержат до 5% этого органического вещества. Богатейшие месторождения Северной Америки в районе Верхнего озера тоже отложились в раннем протерозое.
К отложениям нижнего протерозоя относятся и криворожские железные руды, а также железные руды Курской и Воронежской областей, Прибалтики. Руды кремнистые. В рудах Кривого Рога и в аналогичных кремнистых рудах Кольского полуострова автор наблюдал настоящие бактериальные структуры, лучше различимые именно в рудах, бедных железом, на фоне светлого кремнезема.
Начало отложений курской железорудной серии датируется 2060 млн. лет, а конец ее формирования - 1500 млн. лет.
И почвы на суше, и водные бассейны протерозоя были широкой ареной деятельности целого ряда групп микроорганизмов, из которых уже тогда эволюционно обособились группы автотрофов, приспособившиеся к освоению реакций распада и преобразования ряда минеральных веществ, связанного с выделением свободной энергии. В породах архея мы не находим зерен пирита, но уже в протерозое пирит отлагался в осадочных породах (пиритизация пород). Значит, в это время появились в массовом количестве окислители серы, а затем и сульфатредуцирующие (разрушающие сернокислые соли) бактерии. Вероятно, существовали и денитрифицирующие бактерии, выделявшие элементарный азот в состав древней атмосферы за счет первичного аммиака и соединений азота, возникших на его основе.
Таким образом, органическая жизнь в виде железобактерий была представлена уже более 2000 млн. лет назад. Для существования этих бактерий был нужен, хотя бы в очень малых количествах, элементарный кислород. Часто они его получали от водорослей, вместе с которыми иногда создавали концентрации гидроокислов железа и карбоната кальция. Иногда деятельность бактерий чередовалась с деятельностью водорослей: лето было временем оптимального развития железобактерий. Часто в докембрии так образовывались строматолиты.
Мир водных растений, настоящих фотосинтезирующих, уже в позднем архее был представлен одноклеточными формами. В следующую эру - в протерозое - во всех водных бассейнах Земли развились разнообразные виды многоклеточных, начавших играть важную роль в породообразовании. Лучистая энергия Солнца, особенно красная часть спектра, и значительные запасы углекислоты в биосфере, пополнявшиеся при вулканических явлениях, способствовали развитию водной растительности не только плавающей, но и донной. Воды морей, еще слабо соленые, но богатые бикарбонатами кальция и магния, легко осаждали их химически. Подщелачивая воду, водоросли играли важную роль в осаждении таких карбонатов, образуя строматолиты.
Развитие многоклеточных водорослей произошло более или менее одновременно с появлением в осадках протерозойской эры слоев плотных известняков. Интересная зависимость существует между вспышками вулканизма и количеством растительного водорослевого вещества. Создается впечатление, что временами развитие водных растений на Земле ограничивалось содержанием углекислоты в биосфере, что подтверждается и сокращением отложения карбонатных отложений вообще.
Протерозой - это эра водорослей и бактерий. Лишь к концу ее возникли самые ранние представители многоклеточных животных - черви, губки и археоциаты. Это была также эра одноклеточных простейших животных, пока слабо вскрываемых при исследовательских работах. Но главнейшими видимыми проявлениями жизни в протерозое были водоросли типа пресноводных. Последние, вероятно, участвовали наряду с бактериями и в развитии на суше процессов почвообразования. Перемыв и смыв рыхлых масс почвенного мелкозема уже играл существенную роль в осадочном породообразовании во внутренних и внешних морях того времени. Жизнь по преимуществу захватывала в то время области морских мелководий. Многоклеточные растения еще не выходили на сушу.
В протерозойскую эру на выступах суши, не имеющих растительного покрова, интенсивно шло выветривание горных пород при участии физико-химических и микробиологических процессов; в морских и пресноводных мелководьях развивались водорослевые банки, часто причудливого облика. Водные растения создавали очень своеобразные накопления известняка и даже древнейшие рифы и банки. "В поле" исследователь далеко не всегда отличит небольшие водорослевые скопления карбонатной породы от вмещающих отложений. Но повторяемость рисунка поверхности породы иногда подсказывает, что найдены остатки ископаемых древнейших водорослей. Порода местами оказывается кривослоистой, и это уже частый признак ее водорослевого происхождения; иногда видны известковые тела, которые при разрушении, при выветривании как бы расслаиваются на отдельные пластинки. Это водорослевые известковые образования - строматолиты, иногда достигающие значительных размеров. Они бывают построены или неправильно, или в виде относительно правильных куполов, состоящих из последовательно наросших друг на друга куполовидных годичных наслоений. В некоторых слоях поперечные сечения водорослевых образований кажутся округлыми, концентрически слоистыми, тогда как в действительности это вытянутые вверх тела, чаще конической формы, до метра в высоту и до полуметра в поперечнике у основания. Иногда это крупные тела с округлой поверхностью, тоже сложенные как будто из отдельных корок. В изломе видно, что первоначально маленькое известковое тело постепенно, слой за слоем, обрастало все больше сверху и с боков, сохраняя почти шаровидную форму. Кое-где на скалах как будто нарисованы колонки, состоящие тоже из наслоений, тянущиеся в одном направлении и время от времени ветвящиеся. Лишь при более внимательном рассмотрении видно, что местами они срастаются друг с другом, отклоняются в ту или другую сторону. В одном случае колонии водоросли построили слой породы толщиной в 36 м при скорости роста 1 мм за год. Это значит, что данный вид водоросли, с ее микроскопическими колониями, просуществовал 36 000 лет.
Специальное лабораторное изучение показывает, как виды микроскопических водорослевых колоний с течением времени непрерывно сменяли друг друга. Отдельные слои породы могут иметь различное строение и слагаться из водорослевых сооружений разной формы и размеров. Часто геологическая жизнь большей части этих ископаемых видов оказывается относительно короткой: смена одних породообразователей другими иногда происходила через 20-30 см, или даже менее. При годичном приросте, составлявшем около 0,1-0,5 мм, длительность жизни видов этих водорослей измеряется всего сотнями лет.
Для изучения строматолитов из них выпиливаются тонкие прозрачные шлифы, определенным образом ориентированные по отношению к направлению нарастания строматолитов. Если сохранность первичных структур водорослевых колоний достаточная, в шлифе можно видеть особенности строения остатков водорослей. При зарисовках с увеличениями в 10-400 раз видны округлые клеточные колонии из окаменевших сгустков слизистой массы в виде тяжей разной формы, или же удлиненные многорядные нити, тоже с остаточными структурами слизистых масс колоний синезеленых водорослей. Специальными исследованиями шлифов, зарисовок с них и микрофотографий раскрыто огромное разнообразие водорослевых структур из отложений докембрия. Это позволило описать массу видов, принадлежащих к нескольким десяткам родов синезеленых и красных водорослей.
Таким образом, непонятные прежде известковые стяжения - строматолиты, ныне во все большем количестве обнаруживаемые в слоях древних морских и пресноводных отложений и часто составляющие мощные слои породы, оказываются продуктами жизнедеятельности древнейших фотосинтезирующих организмов.
У некоторых водорослей при быстрой фоссилизации газовые пузырьки, оставшиеся в слизи, входили в структуру своеобразных лентовидных строматолитов, обладающих временной способностью подниматься над субстратом. В результате образовывались своеобразные заросли из жестких известковых лент, которые, по мере рассасывания пузырьков кислорода и заполнения их объемов вторичным кальцитом, опускались на дно и накапливались иногда слоем в несколько метров мощностью. Часто водорослевые банки протерозойского времени приобретали общее куполовидное очертание, по-видимому, выгодное в условиях обитания в зоне морского волнения (до глубины в 20 м). Интересно отметить, что лишь в конце кембрийского периода, т. е. много позднее, эта способность некоторых водорослей, обитавших в условиях рифа или мелководной банки, получила очень изящное выражение. Колонии водорослей сезон за сезоном образовывали сотни и тысячи колонок, куполовидные завершения которых вверху составляли в свою очередь более крупные купола, что, несомненно, возникало в процессе естественного отбора под влиянием волн. Рифы менее правильной формы под ударами волн часто разрушались. Между тем куполовидная поверхность групп водорослевых колонок оказывалась защищенной от такого разрушения. Интересно, что в построении колонок иногда участвовали последовательно многие виды водорослей, принадлежащие даже к разным родам. Ниже волновой зоны моря часто многие виды водорослей существовали совместно, по соседству, и образовывали известковые тела, строматолиты разной формы.
Интересный тип остроконических строматолитов образовывали разные виды водорослей, одинаково подвижные колонии которых скользили по субстрату, прежде чем частично от него оторваться. В таких случаях водорослевые банки имели вид остроконечного частокола, с предельными поперечниками до 10-15 см.
Удалось также выяснить, почему часто строматолиты имеют выпуклые вверх, иногда даже куполовидные наслоения. Оказывается, в слизистой массе древнейших синезеленых водорослей выделяемый ими кислород часто застревал в виде пузырьков. Эти пузырьки, стремясь подняться вверх, способствовали скольжению колонии по субстрату к более высоким точкам его поверхности. Образовывались вздутия колоний с тенденцией к образованию конических форм, если пузырьки скапливались в осевой зоне в большем количестве, чем по краям дерновинки водоросли. Часто в последующих наслоениях колонии водоросли скользили вверх по этим вздутиям, а иногда даже частично срывались с субстрата и всплывали в верхние слои воды. Так за столетия и тысячелетия формировались конические, иногда даже остроконечные, строматолиты.
Это свойство проявлялось у многих видов водорослей в разное геологическое время. Конические строматолиты образовывались во все времена докембрия, в разные эпохи кембрия и даже ордовика, исчезнув вообще лишь при общем спаде геологической деятельности водорослей, когда появились древнейшие группы морских беспозвоночных животных.
Таким образом, как конические, так и куполовидные формы строматолитов не имеют прямого отношения к систематике породообразующих водорослей.
Следует учесть, что преобладающее количество видов древнейших водорослей не образовывало четких тел постоянной формы типа строматолитов, а наслаивало осадок, превращая его в плотную породу, где лишь частично сохранялась морфология колоний и продукты их жизнедеятельности, то в виде прихотливо изогнутых столбиков, то в виде неправильных стяжений мелких известковых комочков, подобных цветной капусте. Изученность этих древнейших водорослей еще очень низка. Однако за последние годы в слоях морских отложений, образовавшихся от 1200 до 600 млн. лет назад (синийский период), выявлено большое разнообразие родов и видов синезеленых и красных водорослей, одновременно раскрывших перед нами и абсолютные скорости роста водорослевых колоний и отражение на их жизнедеятельности влияния 11-летних циклов солнечной радиации. По тому, как ориентированы в пространстве скопления карбонатного материала, созданные жизнедеятельностью водорослевых колоний за длительные промежутки времени, можно определить общее направление светового потока.
Самый главный результат исследований состоит в том, что установлена возможность вскрывать остаточные биогенные структуры у карбонатных стяжений водорослевого происхождения. Таким образом был обнаружен целый мир водорослей и водорослевых сообществ, крайне интересный для развития палеоботанической науки, для сопоставления по этим остаткам отложений разных районов, иногда весьма удаленных друг от друга, как, например, Енисейский кряж и Прибайкалье, район Туруханска и бассейн р. Алдана и т. д.
Требуются еще большие усилия, чтобы раскрыть окончательно эволюцию древнейших водорослей, разработать их систематику и определить масштабы их геологической деятельности.
Можно сказать, что водоросли, и только они, примерно за два миллиарда лет извлекли из биосферы колоссальные количества углекислоты, образовав на ее основе столь же колоссальные количества органических веществ. При отмирании колоний эти вещества послужили жизненной средой для развития других организмов (бактерий и простейших) и в итоге - исходным материалом для образования биохимическим путем углеводородных соединений - нефти и горючего газа. Водоросли способствовали отложению на дне древнейших морей огромных количеств углекислого кальция и отчасти магния. Можно считать, что в пределах современных континентов водоросли отложили за время протерозоя карбонатные породы общей мощностью более 1000 м. Эта их геологическая деятельность сопровождалась часто отложением известковых илов при участии "кальциевых" (денитрифицирующих) бактерий. Синезеленым водорослям часто сопутствовали также железобактерии, иногда господствовавшие в межвегетационные сезоны и образовывавшие в строма толитах железистые пленки.
Систематически очищая биосферу от углекислого газа и бикарбонатов (растворимых карбонатов кальция и магния), водоросли выделили за счет кислорода воды огромные количества свободного кислорода. Этим они существенно изменили свойства среды жизни на Земле, сделав ее пригодной для появления и развития аэробов в широком смысле, т. е. для новых групп микроорганизмов и для животных. Восстановление аммиака и углеводородных соединений деятельностью многих групп бактерий при одновременном накоплении в биосфере больших масс органического вещества привело к концу протерозоя (синия) к накоплению на Земле свободного азота.
Конечно, свободный азот мог накапливаться в атмосфере не только в результате жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий, но и при разложении органического вещества белкового состава в бескислородной среде биосферы того времени. В круговороте веществ в природе такой путь также мог играть важную роль.
Совместная деятельность всех отмеченных групп организмов, обитавших лишь в водных средах Земли, таким образом, в корне изменила состав атмосферы и гидросферы, значительно приблизив его в конце протерозойской эры (570 млн. лет назад) к современному.
Остатки животных в отложениях протерозоя очень редки, но нет сомнения в том, что основы животного мира были заложены одновременно с возникновением мира бактерий и фотосинтезирующих растений. Животные представлены в протерозое мелкими формами, не получившими массового развития и не принимавшими участия в породообразовании. Они пока теряются среди обильно проявившейся водорослевой и бактериальной жизни. Однако все же находки остатков организмов в метаморфических толщах докембрия известны уже в ряде стран мира, в особенности они участились в пределах некоторых горных районов Дальнего Востока, Сибири и на севере европейской части СССР. К таким районам можно причислить и Украину, в частности докембрий Украинского кристаллического массива. В 1958 г. В. В. Бесе в породах криворожской серии наблюдал некоторые "проблематические" остатки организмов, оставшиеся ближе не изученными.
В 1965 г. при микроскопическом изучении конгломератов верхней свиты криворожской серии из района рудника им. М. В. Фрунзе были обнаружены уже хорошо сохранившиеся остатки организмов. В геологическом строении района этого рудника участвуют породы метабазитовой и криворожской серий глубокого докембрия, образующие синклинальную структуру субмеридионального простирания. Верхняя из этих серий сложена различными сланцами, мраморами, песчаниками и конгломератами. Характерной особенностью некоторых сланцев, реже песчаников и мраморизованных известняков, является местами содержание углеродистого материала с переходами даже в углистые сланцы. Конгломераты состоят из окатанных обломков кварцитов, песчаников, гранитов и очень редко из известняков, по-видимому, принадлежащих к более древней серии отложений докембрия. В штуфе керна с глубины в 1344-1345 м, представленном именно конгломератом, была обнаружена галька такого состава с одиночной галькой карбонатной породы с явными остатками организмов. Цемент песчанистый перекристаллизованный, показывающий зеленосланцевую фацию метаморфизма на переходе к амфиболитовой. Абсолютный возраст конгломерата, точнее время его метаморфизма, по данным Ф. И. Котловской (1961), А. П. Виноградова, Л. В. Комлева и А. И. Тугаринова (1965), указывается около 2000 млн. лет.
С помощью прозрачного шлифа в гальке мраморизованного известняка установлены несомненные остатки синезеленых водорослей, в сопровождении нескольких экземпляров остатков кораллообразных представителей беспозвоночных животных, что, конечно, не только для докембрия Украины, но и вообще является большой сенсацией. Остатки водорослей представлены в виде местных скоплений одноклеточных форм, а также водорослевым трихомом, свернутым в спираль, со следами его окружавшей студенисто-слизистой массы (?). Подобный тип сохранности ранее многократно наблюдался. Остатки кораллообразных организмов вскрыты в косых и продольных сечениях, причем их внутренняя полость заполнена или остатками одноклеточных водорослей, или густой массой метаморфизованного органического вещества (битумами?). Кораллиты Aseptalia были узкоконической или роговидной формы с двуслойной стенкой и без каких-либо перегородок.
Не менее древние остатки фауны червей, трубкожилов - Udocania problematica обнаружены А. М. Лейтесом в отложениях битунской свиты удоканской серии Забайкалья, возраст которых определен в 2000-1600 млн. лет. На этом же стратиграфическом уровне в туломозерской свите сегозерской серии ятулия Карелии В. А. Перевозчиковой обнаружены створки раковины.
В отложениях гонамской свиты в бассейне р. Учур (Дальний Восток) автором установлены остатки спикуд губок и двух типов проблематик. Фрагменты спикул губок представлены одноосными спикулами - рабды и спикулами крючковидной формы. В этой же свите в Аяно-Майском районе установлены колониальные водоросли Gonamophyton, широко распространенные в мурандавской свите хребта Малый Хинган Приамурья и щекурьинской свиты восточного склона Приполярного Урала, где были распространены также колониальные водоросли Murandavia.
Обильный материал по древнейшей органике получен из слоев нижнего и среднего протерозоя Южной и Центральной Карелии. Он представлен здесь как исключительно мелкими, так и относительно крупными формами, в числе которых главнейшая роль принадлежит синезеленым водорослям, обитавшим в составе планктона и бентоса. Они представлены как одноклеточными, так и, чаще, колониальными формами, частью в виде сложных биоценозов. Представители бентоса часто развивались последовательно друг на друге в общем процессе, приводившем к образованию соответствующего осадка, охватываемого литогенезом. Отчетливо выражены микрослои, вероятно, обусловленные сезонными изменениями условий жизни фотосинтезирующих организмов. Субстрат иногда был подвижным (песчаники?), причем формировались так называемые онколиты. В составе вещества их наслоений удается различать остатки отдельных видов синезеленых водорослей. Возможен подсчет числа сезонов вегетации при формировании таких образований. Иногда формировались онколиты удлиненной формы, направленного развития. Наблюдались случаи их прижизненного срастания, что могло произойти при делении клеточных колоний. Их вещество первично имело студенисто-слизистую консистенцию, как это и свойственно синезеленым водорослям.
В слоях из свиты контиосари Карелии (нижний протерозой) обнаружено сосуществование водорослей Ptilophyton с губко-подобными организмами рода Ladogaella. У этих организмов были отчетливо выражены внутренняя полость и общая радиальная симметрия. В своем индивидуальном развитии они проходили начальную планктонную стадию и взрослую - прикрепленную с образованием каблучка прирастания к субстрату.
Иногда губкообразные организмы прикреплялись к колониям водорослей, ограничивая их жизнедеятельность. Случалось, что стадия свободного плавания задерживалась, причем соседние организмы иногда срастались. У сидячих особей верхняя часть оформлялась в виде воронкообразного углубления, чем они как бы предрешали внешнюю форму поздних кораллов и других кораллообразных организмов. В поле прозрачного шлифа под микроскопом удается наблюдать сложные картины таких древнейших жизнепроявлений. Морской бассейн охватывал тогда, по-видимому, всю Фенноскандию, поскольку автору удалось в той же свите сделать вторую в мире находку Corycium enigmaticumSederholm. При изучении данной формы оказалось, что ей свойственна трубчато-коническая форма тела с радиальной симметрией. Оболочка (стенка) утолщенная, подчеркнутая остаточным органическим веществом. При этом были обнаружены внутренние перегородки на разных стадиях индивидуального развития, обычно пористые, плоские. Этот новый признак,
возможно, указывает на принадлежность формы к более высокоорганизованной группе животных. Не исключено, что развитие шло в сторону цефалопод (?). У совместно находимых губкообразных (ладогелл) на взрослой стадии проявлялась способность к почкообразованию, очевидно, прогрессивная по отношению к простому делению. Как корициумы, так и ладогеллы, по-видимому, имели студенисто-слизистую консистенцию тел, что способствовало длительному свободному развитию особей. Последующая фоссилизация, вероятно, была проявлением старения особей, что приводило к их отмиранию и погружению в илистый осадок бассейна.
Обнаружено много остатков организмов с радиально-осевой симметрией тела и внутренней полостью или с системой полостей и каналов. Поражает, что они совсем не деформированы в породе; это можно объяснить своеобразием проявлений фоссилизации. Вероятно, эти организмы были близкими к гидроидным полипам, к гидромедузам.
Очень интересна сплошная черная окраска пород (кристаллических сланцев) свиты контиосари. Она оказалась обусловленной скоплением черной (вторичной) слюды - биотита и сильно измененных битумов, частью вполне поддающихся экстракции сильными растворителями. Поиски особо мелких остатков с помощью шлифов и порошковых проб привели к открытию множества своеобразных мелких скелетных образований, частью целых, частью ломаных, среди которых присутствуют фоссилизированные остатки водорослей типа золотистых (?), перидинеевых (?), диатомовых по построению очень еще примитивных, чаще сложенных кремнеземом, что может быть следствием как первичных явлений, так и вторичных. Данное местонахождение в возрастном отношении близко к установленному в слоях свиты ганфлинт на берегах оз. Онтарио, но в отношении богатства органическими остатками оно значительно интереснее.
В Восточной Сибири - в Забайкалье, в Удоканском хребте представлены отложения протерозоя большой мощности. Здесь в слоях бутунской свиты тоже обнаружено много органических остатков, в основном водорослевых. Местами породы свиты, явно имеющей морское происхождение, целиком состоят из подвергшихся фоссилизации органических остатков, местами встречается бесструктурное остаточное органическое вещество. Водоросли по типу принадлежат к красным. Следы слизеобразования у их остатков выражены незначительно. Некоторые формы с нитчатым талломом образуют сплетения, свивающиеся в две пряди, подобно шпагату, что можно различить в сечениях породы соответствующего направления. При хорошей сохранности у однорядных нитей можно отчетливо различить последовательность наращивания клеток или клеточных колоний. Некоторые участки породы сложены однородно ориентированными тесно сомкнутыми фоссилизированными нитями с ясной полярностью развития водорослевой дерновинки. Фоссилизация превосходно закрепила морфологические черты ряда видов таких водорослей. Открыты виды, вполне сопоставимые с изученными автором из свиты цзинлин китайского синия. Удалось также обнаружить остатки своеобразных двухстенных скелетных образований, имеющих пластинчатое строение и пористость, благодаря чему они несколько напоминают археоциаты кембрия. Примерный возраст вмещающих пород - средний протерозой.
В Юго-Западном Прибайкалье слои улунтуйской свиты верхнего протерозоя оказались преимущественно фитогенными, но органические остатки в них сохранились по большей части плохо. Все же по р. Сарме удалось обнаружить разновидность улунтуйского водорослевого известняка, почти целиком состоящего из фоссилизированных остатков водорослей с округлыми и нитевидными клеточными колониями. В результате был описан ряд видов и рядов микроскопических водорослей, очень четких. В их составе присутствуют одноклеточные с округлыми клетками двух размеров, отнесенные к двум видам одного рода, и интересная нитчатая форма. Сходная форма затем была открыта в мурандавской свите протерозоя Приамурья.
Из учурской серии верхнего протерозоя на юго-востоке Сибирской платформы в районе пос. Нелькан Аяно-Майского района был описан ряд интересных родов и видов водорослей группы хроококковых и ревуляриевых. Первые (гонамофитоны) были представлены в породе отдельными клеточными колониями, окруженными прижизненно толстой оболочкой студенисто-слизистой массы. В шлифах это видно отчетливо. В последней видны радиальные каналы, по которым клетки могли выбрасываться наружу, подобно тому, как это имеет место у современного рода воронихиния (Voronichinia Elenkin). Интересно, что очень сходную водоросль удалось обнаружить в докембрийской породе в забое одной нефтяной скважины в Тюменской области, что позволяет коррелировать вмещающие слои. Водоросли группы ревуляриевых - нельканеллы с колониями радиально-лучистого строения развивались от центра колонии или же, как казалось, только в зоне периферии с образованием дерновинки сферического очертания в пространстве. Важно отметить, что микроводоросли с радиально-лучистым расхождением нитей и свободной полостью внутри найдены также в протерозое восточного склона Кузнецкого Алатау. Накопленный опыт позволяет относить такие формы предположительно к зеленым водорослям тиго обнаруженных автором на Тимане.
Докембрийские отложения Батеневского кряжа в Кузнецком Алатау также оказались изобилующими остатками водорослей из мартюхинской свиты. Автором были выявлены и описаны колониальные водоросли из порядка Chroococales Geillеr роды Vesiculophyton и Echaninia. Остатки своеобразной водоросли Pustularia были встречены в верхнепротерозойских отложениях (джурская свита) низовьев р. Амбары восточного склона Енисейского кряжа, среди строматолитового материала. Ее остатки представлены известковыми лентовидными образованиями весьма своеобразного строения, характеризующимися отчетливо выраженными пузырчатыми микроструктурами.
Колония водоросли из микроскопических прямостоячих нитей обладала способностью последовательного линейного разрастания с образованием лентовидных пластин впоследствии обызвествлявшихся. Причем скопления пузырьков воздуха, находящихся в слизи колонии, мешавшие ее сплошному обызвествлению, обусловливали наличие в дальнейшем ее пузырчатой структуры. Обызвествленные колонии водоросли залегают в породе одна над другой через промежуток 0,3 до 2,0 мм.
На западном склоне Тиманского кряжа, по р. Мезенская Пижма, в слоях протерозойской серии, выраженной алевролитовыми породами, выявлен крупный биогерм, образованный при участии зеленых водорослей большого размера. В результате этого открытия автором была описана форма рода тиманелла, имеющая таллом в поперечнике до 10-12 см, при отчетливо выраженной гигантской осевой части и постепенно утолщающихся массовых нитевидных ответвлениях в стороны и вверх. Водоросль имеет черты, сближающие ее с типичными палеозойскими сифоновыми, но по размерам таллома она в десятки раз крупнее. Упомянутый биогерм развивался на грунте илистого состава. Особи водоросли нарастали друг на друга, образуя сплошную массу, отмершее вещество которой пропитывалось илистым материалом. Первичная консистенция этого вещества была несомненно студенисто-слизистой. Материал можно различать только на увлажненных пришлифовках и в прозрачных шлифах благодаря сохранившемуся остаточному органическому веществу.
Выше уже упоминались строматолиты - своеобразные известковые сгустки слоистого строения, встречающиеся в древних толщах от архея до современных отложений. Некоторые исследователи изучают такой материал на основе лишь внешних признаков, учитывая их форму и размеры, не раскрывая его микроскопического строения, неправильно придавая им тройную латинизированную номенклатуру, как будто это нормальный палеонтологический материал. Между тем внутри таких образований, по существу являющихся микробиогермами, нередко присутствуют остатки конкретных форм микроскопических водорослей. Они вполне различимы для опытного глаза и обычно заслуживают специального палеонтологического изучения. Так, в строматолитах протерозоя Приамурья (хребет Малый Хинган, левый берег р. Амура) в слоях мурандавской свиты автору удалось обнаружить в веществе крупных, изменчивой формы строматолитов множество четких видов и родов синезеленых. водорослей, среди которых видное место занимают развивавшиеся округлыми колониями мурандавии. Чтобы различить их и понять, необходимо было только при изучении препаратов перейти от малых увеличений к большим, до нескольких сотен раз. Их остатки отчетливо видны в препаратах, нередко напоминая картину живой колонии водоросли на предметном стекле. Видны также фоссилизированные следы наружной студенисто-слизистой оболочки колоний с особенностями их микростроения. Выделенные из препаратов таксоны различаются то размерами клеточных колоний, то толщиной и внутренними деталями строения их оболочек, размерами клеток и т. д. Благодаря этому значительно обогатился список руководящих форм для мурандавской свиты, позволивший определить и ее возраст как низы верхнего протерозоя, что заставило признать докембрийским и возраст железорудной свиты Малого Хингана. Как оказалось, выделенные мурандавии распространялись отсюда на запад, достигая Карелии, а весьма возможно и дальше. Наряду с округлыми колониями здесь же были открыты нитчатые формы водорослей и колонии с особо крупными клетками. Одна из нитчатых форм особо примечательна. Ее можно рассматривать как развитие двух-трех спирально свернутых однорядных нитей в сгустке студенисто-слизистого вещества. Она имеет сходство с Thisanaplanta filamentosa V.et J., выделенной автором и Т. Н. Титоренко в слоях улунтуйской свиты протерозоя Юго-Западного Прибайкалья.
Водоросль нитчатого строения со спирально свернутой нитью была обнаружена автором во внутриформационном конгломерате в низах криворожской серии на Украине. К сожалению, метаморфизм сильно изменил ее остатки. Нить водоросли тоже, по-видимому, находилась внутри слизевого чехла. Сравнивать эти водоросли преждевременно; обе они относятся, вероятно, к одной группе, к одному семейству (?). Вместе с этой "спирогироподобной" водорослью в гальке того же конгломерата были открыты интереснейшие остатки организмов Aseptalia, тяготеющих к явным целентератам, о которых говорилось выше.
Много нового, интересного материала по организмам докембрия дал автору Чешский массив (Западная Чехословакия). В районе к югу от г. Пльзень, близ г. Вотице, в слоях докембрия, серия молданубика, была обнаружена большая группа ископаемых форм, в числе которых оказалось много водорослей с колониями сферической формы. У них варьируют размеры, очертание в пространстве и проявления следов клеточной структуры. Они существенно отличаются от подобных сибирских микроводорослей докембрия. Наряду с этим обнаружены фоссилизированные дерновинки, которые тоже состоят из округлых, но разновеликих клеточных колоний, имеющих форму неправильных тяжей - нитей. Обычно им сопутствуют там крупные местные скопления обуглероженного битума, иногда размером с голову ребенка. Эта группа водорослей, кажущаяся эндемичной, дала возможность автору выделить и описать в специальной монографии ряд довольно четких видов и родов, которые характерны именно для слоев пестрой свиты молданубика Южной Чехии. Интересно, что в ассоциации с этими водорослями были обнаружены остатки беспозвоночных животных, которые очень напоминают скелеты археоциат, но отличаются от типичных кембрийских представителей этой группы исключительно малыми размерами. Возможно, что это предковые формы, требующие дальнейшего исследования.
В составе докембрия Чешского массива, в его спилитовой серии, автором также были открыты четкие нитчатые водоросли в ассоциации с одноклеточными планктонными формами. Если они удачно вскрыты при распиловке образца, именно продольно, то в препаратах местами кажутся образующими целые заросли, в частности водоросль Bystraia boucekl. Там же, в районе бассейна р. Бероунки, в лидитах альгонкия выявлена нитчатая водоросль Berounkia, несколько сходная с соответствующей находкой в докембрии района оз. Онтарио.
В чешском материале обнаружены следы сгустков бесструктурного органического вещества, иногда хорошо зафиксированных процессами окаменения, притом наблюдаемых среди массового развития одноклеточных водорослей. По-видимому, это тоже остатки водоросли, способной образовывать округлые клеточные колонии с обильным слизеотделением (?). Там же были обнаружены остатки конических или трубчатой формы тел с довольно толстой стенкой. К водорослевым остаткам их причислить трудно.
В докембрии Чешского массива при неясном стратиграфическом положении были найдены остатки почти настоящих археоциат с двухстенными скелетами, у которых стенки соединены между собой пористыми радиальными перегородками. Таким образом, накапливается достаточно данных, чтобы считать археоциаты характерными и для протерозоя. В слоях пестрой свиты района г. Вотице автором выявлено несколько групп беспозвоночных животных, имевших пористо-пластинчатый известковый скелет. Некоторые организмы отличались двухкамерным скелетом. У других он был многокамерным, по своему строению напоминающим дольки апельсина. Возможно, это тоже археоциатоподобные или приближающиеся к простейшим, к фораминиферам, организмы. Вопрос этот пока остается открытым. В слоях чешского моравика в районе г. Грудима были выявлены остатки многокамерных организмов со следами пузырчатой ткани во внутренней полости. Еще важнее, что там же были обнаружены сечения маленьких раковинок, лишенных замка, скорее всего принадлежавших лингулоподобным брахиоподам. Раковины лежали на грунте вогнутой стороной вверх и на них видны фоссилизированные скопления одноклеточных планктонных водорослей.
Большую группу горных пород составляют породы, образованные за счет остатков органического вещества и самих растительных организмов, такие, как горючие сланцы (кукерситы Эстонии), каменные и бурые угли, вся группа ископаемых битумов (нефть и горючий газ, асфальт и озокерит). Породы, сложенные растительными остатками - водорослями, имеются и в протерозое.
В составе пород докембрия Карелии издавна известны шунгиты, своеобразные горные породы осадочного происхождения, встречающиеся в ряде районов Заонежья, в частности в районах Кондопоги, Великой Губы, пос. Шунги. Шунгиты образуют особую свиту в верхах ятулия (среднего протерозоя). Имеются шунгитовые сланцы - пластообразные шунгиты, залегающие жилообразно вблизи от покровных диабазов. Внешне шунгиты напоминают каменные угли и антрацит. В особых условиях им свойственна способность к сгоранию, чаще при большой зольности, объясняемой высоким содержанием углерода. Эти шунгиты содержат до 98% углерода. Их плотные кремнистые разновидности используются как поделочный материал или как пробирный камень. В порошке шунгиты пригодны для получения черной краски. Почвы на шунгитах отличаются повышенной урожайностью сельскохозяйственных культур вследствие наличия в них большого комплекса фитофильных микроэлементов: молибдена, меди, ванадия, мышьяка, калия, магния и т. д.
Некоторые разновидности шунгитов при температуре до 1090-1105° С вспучиваются, превращаясь в легкую пористую массу, пригодную для использования ее в качестве теплоизоляционного материала - шунгизита. Вспученная масса шунгита - пенокералит - хорошо пилится, имеет прочность на сжатие до 40 кг/см2, что делает его тоже ценным строительным материалом.
Происхождение шунгитов многие десятилетия представлялось загадкой. Более близко к объяснению природы шунгитов подошел Б. А. Борисов, считавший, что они созданы за счет метаморфизма пород сапропелевого типа, образованных в стоячих морских мелководных бассейнах - бухтах и лиманах, где интенсивно развивалась жизнь того времени. В 1968 г. в шунгитовых породах из Приладожья В. И. Горлов действительно обнаружил остатки организмов, представленных микроскопическими формами. При исследовании этой находки, а также изучении других материалов из шунгитовой свиты Прионежья было установлено в шлифах массовое скопление остатков микроскопических водорослей типа синезеленых. По-видимому, их периодическое развитие в прошлом обусловливало "цветение" воды в периоды годичных сезонов вегетации. Это оказались планктонные водоросли, по своим биологическим свойствам действительно сходные с водорослями, образующими сапропелевые осадки в современных стоячих пресноводных и солоноватоводных водоемах.
Описанная значительная группа родов и видов микроскопических водорослей, по их остаткам из карельских шунгитовых пород характеризует особенности жизнепроявлений в водных бассейнах глубокого геологического прошлого в пределах Северо-запада СССР и, вероятно, Финляндии. Кроме того, можно считать, что одновременно разгадывается происхождение шунгитоподобных образований из ряда других районов СССР, в частности Восточной Сибири, Дальнего Востока и Украины.
Интересно, что процессом окаменения осадков в древнейших бассейнах указанного выше типа закреплены, зафиксированы вполне ясно стадии индивидуального развития отдельных клеток водорослей, этапы их размножения посредством простого деления, что указывает на их особую примитивность, как это и можно было ожидать у таких древних форм жизни. Кроме того, в средних и более поздних слоях протерозоя, в основном в синий, известны замечательные находки остатков радиолярий, фораминифер и кремневых губок в углистых сланцах докембрия Бретани. Чарльз Д. Уолкотт открыл в докембрии Большого Каньона Северной Америки остатки многощетинковых червей и ряд других организмов. На юге Австралии обнаружены в докембрии остатки радиолярий. В слоях докембрия Швеции открыт отпечаток членистоногого животного - "ксенусиона", которого можно признать представителем ветви животных, из которой в кембрии развился класс трилобитов. Своеобразные остатки животных неясного систематического положения, отнесенного к проблематическому роду "чарний", были открыты в докембрии Англии и Австралии.
Чрезвычайно разнообразна в систематическом составе фауна Эдиакарского месторождения на юге Австралии близ г. Аделаиды. Здесь в кварцитовых песчаниках Паунд возраста около 600 млн. лет установлены остатки бесскелетной фауны, представленной медузоидными формами, остатками червей, организмов неизвестного систематического положения. Подобные же организмы обнаружены в одновозрастных отложениях свиты Кибис системы Нама в Южной Африке. Здесь встречены Rongea Gurich, Pteridinium Gurich, Para medusium. В серии Нама в Африке обнаружены криброциатоподобные организмы из рода Cloudina. В Евразии и в Америке установлено несколько отпечатков медуз и червей, напоминающих по форме и размерам пиявок.
В докембрии СССР и Китая мы находим иглы кремневых губок, самые примитивные по устройству, отпечатки червей типа сабеллитов, получивших позднее в кембрии более значительное развитие, остатки фораминифер, древнейших археоциат, хиолитов и организмов неясного систематического положения.
В прослоях доломитизированного известняка нижней части разреза юдомской свиты по левому берегу р. Май Н. П. Суворова обнаружила своеобразные органические остатки Suvorovella и Majella, неизвестного систематического происхождения, организмы с двустепенным известковым пластинчатым непористым скелетом, с интервалом без скелетных элементов и стенкой из ромбических выступов, расположенных рядами по спирали.
В верхнем докембрии Русской платформы обнаружены остатки медузоидных организмов Beltanelloides морщинистых сфероидальных форм, напоминающих Charniodiscus, на п-ове Рыбачьем встречены медузоидные формы, напоминающие Medusina и Ediacaria, в керне скважины у г. Яренска из ляминаритовых глин установлена Vendia, в ляминоритовых глинах наблюдаются пиритизированные следы червеобразных организмов Vendovernites. В валдайских отложениях Прибалтики встречены формы, подобные Beltanella, и отпечатки оболочек типа Sabellidites.
Небезынтересно отметить находки в слоях карагасской свиты Восточного Саяна отпечатки медуз Sajanella. Они были отнесены к отряду брукселлид, выделенному по материалам нижнего палеозоя. Почти в тех же слоях обнаружены остатки червей сабеллидитов, а также крупных ракообразных, несколько напоминающих палеозойских эвриптерид. Они были описаны автором как карагассии и отнесены к хелицеровым из-за их клиновидных тельсонов и других особенностей панциря. Карагассии достигали в длину полметра и более. Пока что это самые крупные организмы из беспозвоночных позднего докембрия. Впрочем, некоторые исследователи склонны считать их "скрюченными корками высыхания глинистых прослойков на поверхности песка". Карагассии являются, по-видимому, вымершей группой членистоногих, живших в некоторых пресноводных бассейнах конца докембрийского времени.
Таким образом, в мощнейших толщах осадочно-метаморфического докембрия северной Евразии выявлен принципиально новый обильный палеонтологический материал, охватывающий огромный стратиграфический диапазон - от верхов архея до начала кембрия. Он характеризует многие горизонты пород и этапы геологического времени и начинает укладываться в основу новой единой, по крайней мере для Евразии, схемы стратиграфического расчленения докембрия.
Границу между докембрием и кембрием пытались установить многие исследователи. В настоящее время этот вопрос в корне проясняется, поскольку оказывается, что переход от протерозоя к палеозою (570 млн. лет) был отчетливо выражен соответствующей сменой представителей растительной и животной жизни в общем ходе ее эволюции. Преобладание синезеленых водорослей сменилось преобладанием водорослей красных. Сам протерозой и даже поздний архей оказались не только потенциальными, но и фактическими вместителями остатков организмов за огромный этап геологического времени, а именно более чем на два миллиарда лет древнее той границы, ниже которой палеонтологи в сущности не заглядывали. Можно отчетливо отделить начало кембрия от верхов докембрия по остаткам специфических форм водорослей, археоциат, трилобитов и других групп организмов, поскольку история формирования пород земной коры отчетливо записывалась в них, одновременно с общим ходом истории жизни. Поэтому вырисовывается, притом во многом по-новому, общий ход развития организмов Земли в палеофациях ее биосферы, почти с момента возникновения жизни - около 3500 млн. лет до н. э. В результате этого имеется возможность широко внедрить в практику стратиграфических и геологосъемочных работ, связанных с древнейшими осадочными толщами, палеонтологический метод и выделить с его помощью руководящие формы ископаемых организмов как меру геологического времени одновременно с прослеживанием развития самой жизни на ранних этапах.
В общих чертах выясняется древность известных науке организмов, устанавливаются новые, не известные ранее, группы и конкретные предковые формы всех типов бактерий (?), растений и животных, сформировавшихся в процессе общего изменения жизненной среды в биосфере Земли, в процессе биохимической эволюции живого вещества, сопровождавшейся неразрывно эволюцией морфологической. Следует отметить, что органическое вещество в виде продукции организмов и их конкретных остатков во вмещающих породах почти никогда полностью не исчезает. Будучи в той или иной степени измененным - редуцированным, обуглероженным, фоссилизированным, оно часто способно сохранять во вмещающей горной породе исходные морфологические черты, достаточные для палеонтологического изучения. В то же время это вещество представляет немалый интерес и для специальных биохимических исследований, поскольку местами в породах докембрия уже установлено присутствие многих химических компонентов из состава живого вещества. Важно лишь, чтобы палеонтолог и биохимик работали совместно. Геолог при этом получит новый опорный материал для своих стратиграфических, палеогеографических, фациальных и иных построений, а также данные о палеоклимате, ископаемых фациальных обстановках породо- и рудообразования в осадочных условиях, именно от живых свидетелей геологического прошлого. Биогеохимик и биохимик могут получить важный документальный материал и данные о биохимической эволюции жизни на нашей планете.
Таким образом, протерозойская эра истории нашей планеты была в основном временем исключительного господства бактерий и водорослей в водных средах. За этот этап времени, длившийся, по данным абсолютной геохронологии, около 1200 млн. лет, упомянутые группы организмов выполнили огромную геологическую работу по образованию ряда типов осадочных пород и руд, а также по переработке вещественного состава самой биосферы и атмосферы Земли.
| <<< Назад Архей |
Вперед >>> Палеозойская эра |
- От редактора
- Предисловие
- Земля в солнечной системе
- Происхождение Земли
- Земная кора и палеонтологическая летопись
- Среда жизни
- Жизнь и изотопы
- Происхождение организмов
- Живое и минеральное вещество
- Первичные формы жизни и их эволюция
- Палеонтологический метод в изучении докембрия
- Катархей
- Архей
- Протерозойская эра
- Палеозойская эра
- Мезозойская эра
- Кайнозойская эра
- Эволюция среды и жизнь
- Заключение
- Список литературы
- Содержание книги
- Популярные страницы