Краткая история планеты Земля: горы, животные, огонь и лед - Дж. Д. Макдугалл

Поскольку они хорошо обнажены на почти безлесных склонах, первоначальная геологическая обстановка сланцев Берджесс-Шэйл была установлена довольно детально при картировании, включая протяженность и взаимоотношения с окружающими типами пород. Содержащиеся в них окаменелые животные жили, очевидно, в относительно мелких прибрежных водах на илистых отмелях, выходящих в открытый океан. Эти отмели граничили с высокими, сложенными карбонатом кальция рифами, В свое время образованными водорослями. Некоторые из этих рифов достигали в высоту до 200 метров — своеобразный кембрийский эквивалент коралловых рифов, которые тогда еще не появились. Однако это ставит проблему перед исследователями сланцев Берджесс-Шэйл: если бы мягкотелые существа просто умирали на илистых отмелях, их бы целиком пожирали хищники или же они быстро разлагались бы. Более того, судя по их морфологии, многие из этих организмов, должно быть, ползали по илистому дну или зарывались в него, но никаких следов такого рода их деятельности не найдено.

Наиболее удовлетворительным решением этих загадок является, по-видимому, предположение, что животные сланцев Берджесс-Шэйл (да и растения, также обнаруженные среди окаменелостей) были смыты небольшими грязевыми лавинами, бесцеремонно сметены с их насыщенных кислородом и хорошо освещенных солнцем отмелей и погружены в более глубокие воды, где они оказались погребенными заживо и сохранились в бедной кислородом среде. Этот сценарий объясняет и то, почему ископаемые остатки организмов столь редко встречаются в остальной массе толщи, частью которой являются сланцы Берджесс-Шэйл, а если и встречаются, чаще всего появляются в больших количествах в ограниченных осадочных слоях.,

Скопления остатков мягкотелых кембрийских организмов, подобные найденным в сланцах Берджесс-Шэйл, встречаются, хотя и нечасто, по всему земному шару. Их редкость, по-видимому, обусловлена не частотой нахождений, а тем, что обычно они не сохранялись.

Ко времени образования сланцев Берджесс-Шэйл в середине кембрия у некоторых организмов уже развились твердые части. Они сохранились в виде окаменелостей вместе со своими мягкотелыми современниками; поскольку и те, и другие составляют ассоциацию, обнаруженную и во многих других местностях, то отсюда был сделан вывод, что и в осадках, из которых образовались сланцы Берджесс-Шэйл, мягкотелые животные были также широко распространены. С некоторой уверенностью можно сказать, что в кембрийском взрыве приняли участие как мягкотелые животные, так и животные с твердыми частями.

Как рассказывает в своей книге Гулд, история открытия сланцев Берджесс- Шэйл вращается вокруг двух человек. Это С. Д. Уолкотт, геолог и очень влиятельный в свое время ученый, открывший остатки мягкотелых организмов в Берджесс-Шэйл в 1909 году, и X. Уиттингтон, английский палеонтолог, предпринявший повторное изучение этой местности и ее окаменелостей в 1960-е годы. Уолкотт был признанным знатоком кембрийских окаменелостей. Ко времени открытия им сланцев Берджесс-Шэйл он был уже главой Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия. Полевые работы в захватывающе прекрасных Скалистых горах, куда он часто брал с собой все свое семейство, были для него желанной передышкой от административных обязанностей.

Уолкотт наткнулся на окаменелости сланцев Берджесс-Шэйл в конце полевого сезона 1909 года и сразу же понял их значение. Его полевые книжки показывают, что он старался собрать и описать как можно больше образцов за оставшееся в этом полевом сезоне время. В течение следующих четырех лет он каждое лето возвращался на это место. Кроме того, он еще раз посетил его в 1917 году. Всего он собрал и привез в Смитсоновский институт около 80 000 образцов!

Многие из животных, которых нашел и зарисовал в своих полевых книжках Уолкотт, были уникальными, невиданными прежде. Они обнаруживают невероятное разнообразие форм. Но Уолкотт был очень занятой человек: возвращаясь в Вашингтон после каждого полевого сезона, он взваливал на себя бремя административных обязанностей и бесконечных участий в заседаниях различных национальных комитетов и комиссий. В результате, как можно предположить, он не мог уделить достаточно времени на обдумывание собранной коллекции ископаемых остатков из сланцев Берджесс-Шэйл. Он опубликовал описание открытых им остатков, но ему не удалось издать какие-либо детальные аналитические работы. Несмотря на явную странность и причудливость форм тела этих организмов, явно следующую из приведенных им описаний, он включил их в состав хорошо известных в то время более молодых ископаемых и современных групп животных. Для характеристики такого подхода Гулд использует термин «рожок для обуви»; это очень подходящая характеристика: подобно сводным сестрам Золушки, но без злого умысла, Уолкотт попытался затолкать в стеклянный башмачок нечто не вмещавшееся в нем. Удивительно, но его характеристики не подвергались особому сомнению более чем полстолетия, вплоть до появления работ Уиттингтона и его коллег.

Сланец — порода, характерным свойством которой является способность раскалываться на плоские пластинчатые куски или плитки. В таких местностях, как Скалистые горы, усыпанные обломками сланца крутые склоны дают геологу в конце рабочего дня редкую возможность: в некоторых местах можно, разбежавшись, скользить сотни метров вниз по склону на мини-лавине из мелких плиток сланца Огромное количество свежих сколов дает возможность для отличной охоты за окаменелостями и отпечатками. На этих поверхностях скола остатки организмов имеют вид уплощенных двумерных проекций первоначальных животных. Именно такими считал их Уолкотт. Открыть трехмерную природу этих существ стало задачей Уиттингтона и его талантливых сотрудников в рамках проекта работы над берджесскими окаменелостями. В процессе этой работы они поняли, что никаким «рожком» нельзя запихнуть их в готовые группы, как это предлагал Уолкотт.

Уиттингтон работал над материалом по сланцам Берджесс-Шэйл в Кембриджском университете в Соединенном Королевстве. Вместе с двумя своими помощниками, аспирантами Конвеем Моррисом и Дэреком Бриггсом, ныне справедливо признанными экспертами, он совершил настоящую революцию в общепринятых представлениях об эволюции животных в кембрии. Эти трое ученых показали, что кембрийская эволюция не только не была упорядоченным переходом от примитивных к более развитым формам с постоянно возрастающим количеством различных, специализированных групп, а скорее представляла собой хаотические изменения, поистине игру случая, богатую экспериментами, которые часто терпели неудачу. Они описали и изучили великое множество остатков животных, которые, видимо, не оставили никаких распознаваемых потомков.

Хотя Уиттингтон и его коллеги собрали свои собственные коллекции окаменелостей из сланцев Берджесс-Шэйл, собрание Уолкотта было все же гораздо больше и полнее, и многие их открытия были результатом повторного изучения образцов из коллекции Смитсоновского института. Их успех зависел также от принятого ими подхода. С помощью микроинструментов, таких, как, например, зубоврачебные сверла, Уиттингтон с сотрудниками с невероятным упорством анатомировали (!) окаменевших животных, отдельные экземпляры которых имели размеры всего в несколько сантиметров, вдоль отростков и выступов слой за слоем, снимая твердую породу, чтобы определить (например) число суставов в конечности, а при удобном случае даже извлекая различимые глазом мелкие организмы из внутренностей более крупных — остатки кембрийского обеда. Эти очень подробные исследования позволили группе Уиттингтона документировать уникальность многих берджесских животных. Больше никто не сомневается ни в удивительном разнообразии фауны сланцев Берджесс-Шэйл, ни в том, что это разнообразие развилось очень быстро — в геологическом смысле. Однако существуют все еще не разрешенные разногласия в отношении выводов из этих наблюдений. Некоторые считают это изобилие телесных форм палеонтологической загадкой, поскольку многие из принадлежащих к этой фауне животных не имеют в ископаемой летописи ни предшественников, ни наследников. Другие исследователи рассматривают проблему более оптимистично и подозревают, что она возникла в результате неполноты геологической летописи. В конце концов очень много пробелов есть и в каменной летописи животных со скелетом и твердыми частями тела. Возможность сохранения большей части мягкотелых организмов из сланцев Берджесс-Шэйл сравнительно ничтожна. Более того, в самом начале эволюции многоклеточных организмов нельзя не ожидать большого разнообразия и быстрого увеличения этого разнообразия, поскольку организмам пришлось приспосабливаться к самым разным экологическим нишам и условиям обитания. Следовало бы ожидать также