Происхождение палеонтологических документов

Сохранение ископаемых остатков организмов, живших в далекие геологические эпохи, представляет собой крайне редкое, но все же закономерное явление. Невозможно сказать с определенностью, какая доля от общего числа организмов, обитавших на Земле в каждую конкретную эпоху, после своей гибели захороняется таким образом, чтобы в течение десятков и сотен миллионов лет сохраняться в виде ископаемых остатков, но доля эта чрезвычайно мала. Однако, если учесть высокую численность особей многих видов, помноженную на миллионы лет их истории и на число видов организмов, обитающих на Земле в каждый данный момент, становится очевидным, что даже незначительная вероятность сохранения ископаемых остатков должна реализоваться как статистическая закономерность. В результате каждая эпоха оставляет свой след в палеонтологической летописи.

Закономерности захоронения организмов и сохранения их остатков в ископаемом состоянии изучаются особым разделом палеонтологии, который был назван известным советским палеонтологом И. А. Ефремовым тафономией.

_{Рис. 1. Схема фоссилизации скелетных остатков (из Д. Хаксли):}

_{а — череп на дне водоема заносится осадками; б — осадки уплотняются в твердую осадочную породу, органические (и отчасти неорганические) вещества костей замещаются минеральными солями; в — минерализованный череп во вмещающей породе; г — разрушение осадочной породы открывает фоссилизованный череп.}

Наиболее часто в ископаемом состоянии сохраняются остатки организмов, погребенные в осадках на дне водоемов. В воде каждого водоема — моря, реки или озера — постоянно находятся во взвешенном состоянии различные частицы неорганического и органического происхождения. Они попадают в воду при размыве берегов, смываются с поверхности суши дождевыми потоками, оседают на поверхность воды из воздуха. Взвешенные в воде частицы под действием силы тяжести постепенно оседают на дно и накапливаются там в виде ила, песка или других осадков. Это происходит в спокойных участках водоемов, где отсутствует взмучивающее осадки сильное течение (в заводях, омутах, лагунах и т. п.). Попавшие в воду трупы животных или остатки растений раньше или позже также опускаются на дно водоема и заносятся осадками. Для того чтобы появился шанс для сохранения остатков организмов в ископаемом состоянии, необходимо особое (и редкое) сочетание ряда условий (скорость течения, характер осадков, химический режим водоема), при котором труп будет погребен в осадках раньше, чем произойдет значительное разложение его мягких тканей и органических веществ, входящих в состав его скелета.

Скелетные ткани животных состоят из неорганических и органических веществ. При окаменении (фоссилизации) скелетных останков происходят сложные химические процессы, в ходе которых органические вещества постепенно разрушаются и замещаются неорганическими, осаждающимися из растворов, которые циркулируют в уплотняющихся осадках. Это могут быть кристаллы определенных минералов (известковый шпат, серный или медный колчедан, кварц, пирит и др.). Этот процесс называется минерализацией. Степень минерализации ископаемых костей может быть различной в зависимости от конкретных условий. Исходные неорганические вещества, входящие в состав скелета, также могут частично или полностью замещаться кристаллами различных минералов, причем это замещение происходит с сохранением первоначальной структуры скелетного образования, нередко вплоть до тонких ее деталей. Этот геохимический процесс получил название метасоматоз. Так скелетные элементы, не изменяя своей формы, перестраиваются химически и превращаются в своего рода каменные модели (псевдоморфозы), точно копирующие строение исходных образований (рис. 1). Мягкие ткани трупов животных обычно полностью разлагаются (из этого правила имеются очень редкие исключения, речь о которых пойдет ниже).

Из уплотняющихся под действием давления осадков на дне водоемов формируются осадочные горные породы, примером которых могут служить песчаники и сланцы. В них-то и могут быть заключены окаменевшие скелетные остатки вымерших организмов. Иногда последние столь обильны, что образуют основную массу осадочной породы. К таким породам, называемым органогенными, принадлежат, прежде всего известняки, которые могут состоять из скелетных остатков иглокожих (морских лилий, морских ежей), раковин брахиопод и моллюсков, построек кораллов, раковинок одноклеточных фораминифер. Органогенной породой является также каменный уголь. Каменные и бурые угли образованы остатками растений, захоронившимися в огромных количествах в обширных мелких заболоченных водоемах, связанных с морским побережьем (типа морских лагун или речных дельт). В таких водоемах разложению больших масс отмирающих растений препятствовал недостаток кислорода. На этой основе формировались торфяники, которые при повышениях уровня, моря оказывались погребенными под морскими осадками. В условиях повышенного давления под толщей осадков торфяники переходят в ископаемое состояние, превращаясь в каменный уголь.

Нередко скелетное образование (например, раковина) само по себе не сохраняется, подвергаясь растворению, но на вмещающей породе остается отпечаток его наружной поверхности, а на породе, заполнившей полость раковины и образующей так называемое «внутреннее ядро» — отпечаток внутренней поверхности последней. Промежуток между двумя отпечатками (внутренним и наружным) может заполниться кристаллами какого-либо минерала, образующего псевдоморфозу исчезнувшей раковины.

В некоторых осадочных породах могут сохраняться отпечатки листьев растений, а в очень редких случаях — и мягкотелых, лишенных скелета животных, подобных червям и даже медузам. Примером такого рода может служить знаменитая эдиакарская фауна. Это захоронение мягкотелых животных позднедокембрийского времени (см. ниже) возникло, вероятно, на краю пляжа, куда волны время от времени выбрасывали морских животных, тела которых быстро заносило тончайшим песком, сохранившим их отпечатки.

Относительно часто в осадочных породах встречаются куски окаменевших стволов деревьев (иногда целые стволы), представляющие собой псевдоморфозы ряда минералов (кварца, опала, бурого железняка и др.) по древесине. Известны целые окаменевшие леса — крупные скопления больших пней и нижней части стволов, сохранивших вертикальное положение.