Докембрийские многоклеточные животные. Поверили, но не открыли. Открыли, но не поверили. Медуза и моллюск в одном лице.

 

По дороге в сумасшедший дом

Вендский период отсчитывается по времени существования удивительных вендобионтов (буквально — «обитателей венда».) Эти организмы резко выбиваются из общего ряда земных существ. Даже журналисты знают про вендобионтов и сравнивают их с инопланетянами — настолько необычно они выглядят.

Еще в середине XX века докембрий (архей и протерозой) продолжали называть азойским (греч. «безжизненный») периодом. И когда в 1939 году молодой австралиец Рег Спригг принялся за целенаправленные поиски окаменелостей в протерозойских отложениях, тогдашний глава Геологической службы Австралии заявил, что «Спригг взял курс на сумасшедший дом, и если он не образумится, то ему никогда не закончить геологическое образование». Австралийцу пришлось изображать из себя прилежного студента и продолжать свои изыскания тайно. В 1946 году труды Р. Спригга увенчались успехом. На пустынных Эдиакарских холмах, что находятся в Южной Австралии, в морских отложениях он нашел отпечатки удивительных организмов. С тех пор подобные окаменелости называются эдиакарскими, а одна из них названа в честь первооткрывателя — сприггиной.

Холмы Эдиакары действительно пустынны. В этом отдаленном месте, находящемся почти в центре Австралии, можно воочию увидеть небольшие горы и пологие долины исчезнувшего континента Гондваны, какими они были более 500 млн лет назад. Эта часть планеты столь редко омывалась дождями, но сохранялась подо льдами всех оледенений, что с тех пор осталась почти неизменной. Лишь пустынный загар окрасил пейзаж в красновато-оранжевые тона, переходящие перед закатом солнца в багровые. В тихие закатные часы происходит «отлов» вендобионтов. Косые лучи удлиняют тени, и среди остроугольной щебенки проступают ребристые контуры дикинсоний и округлые лепешки эдиакарий. (Чтобы отколотить одну из них от вмещающей породы, я снял часы, вечно слетавшие при хорошем ударе и… через полтора месяца убедился, что дождей на эдиакарских холмах подолгу не бывает. Именно через такой срок я получил свои забытые, но сиявшие, как новые, часы обратно от местных геологов. Пролетая на вертолете, они заметили что-то блеснувшее среди каменистых развалов и очень удивились, разглядев потом на циферблате малознакомую кириллицу. Славянский след вывел на меня.)

В 1929–1933 годах сходные с эдиакарскими окаменелости с юга Африки (из нынешней Намибии) были описаны немецким палеонтологом Понтером Гюрихом. История этих находок не менее удивительна. Будучи в плену во время Первой мировой войны, Г. Гюрих познакомился с другим немецким военнопленным, П. Ранге. Тот поведал, что перед войной работал со своим другом X. Шнайдерхохном в Юго-Западной Африке (тогдашнем германском протекторате) и привез оттуда ящик каких-то камней. Ископаемые заинтересовали Г. Гюриха. Когда он, единственный из троих, вернулся в Германию, то разыскал дом П. Ранге. Из сарая его вдова вытащила ящик с образцами. Поскольку отпечатки отличались исключительной сложностью строения, Г. Гюрих посчитал их остатками кембрийских животных. Одно из этих ископаемых было названо рангеей Шнайдерхохна, другое, похожее на дольчатый лист, — петалонама (греч. «лист из Намы»).

В конце 40-х — начале 50-х годов российский палеонтолог Борис Сергеевич Соколов обратил внимание на то, что в украинской Подолии между пологими кембрийскими пластами и наполняющими глубокие провалы-грабены протерозойскими породами залегает довольно мощная толща. По составу и относительно свежему облику слагающих пород эта толща больше напоминала кембрийские отложения, чем докембрийские. Он предложил назвать время, в течение которого накопились эти отложения, вендским периодом. Вендами (венедами) античные писатели и ученые именовали славянские племена, населявшие территорию современной Подолии. Позднее он и его сотрудник Михаил Александрович Федонкин описали многочисленные остатки эдиакарских организмов из вендских слоев Подолии и Зимнего берега Белого моря (Архангельская область.) По своему богатству и разнообразию они намного превосходили австралийские. С тех пор эдиакарские окаменелости были найдены практически повсеместно: на Урале, в Сибири, Англии, Канаде, США, Бразилии и Аргентине. Многие из этих организмов достигали метр в поперечнике и свыше метра в длину. Подобные размеры особенно поражали при сравнении с остатками более молодых раннекембрийских животных, среди которых сантиметровые окаменелости уже считались крупными.

До находок эдиакарских окаменелостей считалось, что начало всем типам животных дали черви и медузы. Поэтому Per Спригг и многие его последователи описывали найденные в Эдиакаре и одновозрастных отложениях окаменелости как остатки плоских червей и кишечнополостных (медуз и мягких восьмилучевых кораллов — «морских перьев»). Тем более что никаких минеральных скелетов у них обнаружено не было. На картинах вендского мира их изображали в виде паривших в водной толще желеобразных круглых тел с развивавшимися венчиками щупалец. Со дна к ним тянулись перистые полупрозрачные кусты, среди которых ползали безногие и безглазые то ли черви, то ли трилобиты.

Ордовикские морские животные

1 — конодонты; 2 — плавающий и ползающий трилобиты; 3 — морские лилии; 4 — головоногий моллюск ортоцератид; 5— граптолиты; 6 — ромбиферное иглокожее; 7— паракриноидное иглокожее; 8 — эокриноидное иглокожее; 9 — створка замковой брахиоподы; 10 — мшанка

 

Конец садов Эдиакары

Во время поездки в Подолию с Джозефом Киршвинком два обстоятельства, связанные с захоронением вендских организмов, показались мне весьма странными. Во-первых, то, что принято было называть медузами, явно сидело на дне. Это были огромные воронки, которые должны были расширяться вверх по мере засыпания осадком. Будь они плавающими животными, попавшими на дно после гибели, они никак не могли бы застыть в таком неустойчивом положении. Во-вторых, наиболее богатые отпечатками слои представляли собой крупнозернистые песчаники. (Песчаник — это затвердевший песок, который перемывался и дробился волнами и течениями, поэтому никаких цельных объектов в нем не остается.) Такая особенность захоронения эдиакарских организмов повторялась везде, где мне потом удалось побывать, — на холмах Эдиакары и в английском Чарнвуде. Как же в подобных породах могли сохраниться многочисленные отпечатки нежных медуз? Ведь их и в наилучших для захоронения обстановках находят исключительно редко.

Прекрасная сохранность бесскелетных эдиакарских отпечатков обычно объясняли отсутствием в вендском периоде хищников и падалеядов. Возникла легенда о «садах Эдиакары», где никто никого не ел. Согласно оной, пищевая цепь в вендском морском сообществе должна была быть такой же, как в библейском саду Эдема.

Легенда прожила недолго. Мир в «садах Эдиакары» нарушили Михаил Александрович Федонкин и немецкий палеонтолог Адольф Зайлахер. Немец опустил вендских «медуз» на землю, иначе говоря, на дно, и показал, что многие из них на самом деле были прикрепительными дисками разных животных. Он же установил, что эдиакарские организмы не имели ни ротового отверстия, ни кишечника, ни конечностей. Своим странным обликом они больше всего походили на стеганые одеяла или надувные матрасы. Такое строение позволяло им сохранять благоприятное соотношение поверхности и объема. Значит, эти «надувные матрасы» могли всасывать питательные вещества всей поверхностью. Все они, включая «червей» и «медуз», не имеют себе подобных среди современных да и всех прочих организмов и заслуживают выделения в отдельную группу родственных организмов-вендобионтов.

М. А. Федонкин обнаружил, что вендские «медузы» проявляли какую угодно симметрию, кроме четырехлучевой, свойственной настоящим медузам. А эдиакарские «черви» и «членистоногие», хотя на первый взгляд и кажутся двусторонне-симметричными, имеют особенную симметрию «скользящего зеркального отражения». Правые и левые половинки сегментов тела не противостоят друг другу, а сдвинуты «на полшага» вдоль оси тела. При таком телосложении вряд ли они могли далеко уйти и, вероятно, вообще не двигались.

У настоящих двусторонне-симметричных организмов, например трилобитов, правая и левая половинки являются зеркальным отражением друг друга. Между этими половинками проходит плоскость симметрии. У радиально-симметричных организмов есть несколько плоскостей симметрии. Например, две взаимно перпендикулярные плоскости, как у современных медуз, которые рассекают их на четыре равных сегмента (четыре луча). У членистых вендобионтов — ни одной.

О природе эдиакарских организмов не писал только ленивый. Чего только не предполагали. Их сравнивали то с грибами, то с гигантскими глубоководными простейшими. Некоторые продолжали видеть в вендобионтах предков кишечнополостных, иглокожих и членистоногих. Причем в одном и том же отпечатке кому-то чудилась медуза, а кому-то — моллюск. Большинство гипотез, к сожалению, опиралось не столько на изучение окаменелостей и полевых материалов, сколько на обсуждение старых, не очень точных рисунков и неудачных слепков. Иногда проводили следственные эксперименты: тело современной медузы расплющивали в пляжном песке и заливали гипсом. При этом отмечалось, что целостность медузы осталась ненарушенной. (Вряд ли с этим утверждением согласилась бы медуза, на которую обрушился дотошный исследователь массой 90 килограммов.) Единственным результатом эксперимента был круглый отпечаток.

Палеонтолог Дмитрий Владимирович Гражданкин в самом конце XX века приступил к исследованию эдиакарских организмов с самого начала, то есть с полевых работ. Ему удалось найти не только совершенно новые окаменелости, но и узнать, что вендские «морские перья» отнюдь не покачивались на стеблях. Многие из них (например, вентогир) были лежачими формами, напоминавшими остов недостроенной каравеллы с «кормой», «бортами» и «переборками». Те части эдиакарских организмов, которые принимались за конечности или ответвления, были открытыми вверх мешочками, пронизанными системой каналов. По ним переносились питательные вещества. Но проблема была решена лишь на треть. Другие находки вентогира показали, что он состоял из трех одинаковых частей, замыкавшихся в нечто похожее на шишку. Эти данные окончательно подтвердили: вендобионты очень сильно отличались от всех известных организмов. Но как они питались, погрузившись целиком в песок, — по-прежнему не понятно.

 

Наше наследие

Почти в то время, когда возникли вендобионты, или несколько ранее в морских песках Шотландии оставило цепочку следов, состоявшую из пеллет (окаменевших комочков кала), неизвестное животное. Обилие пеллет свидетельствует не только о хорошем пищеварении у зверька, но и о том, что он принадлежал к животным с полостью тела. Это значит, что он был более современным, чем кишечнополостные или плоские черви. Плоские черви передвигаются в основном на своих ресничках, хотя некоторые используют мускулистые стенки тела. Некоторые из них оставляют следы в мягком осадке с двумя широко расставленными валиками, скрепленными слизью, и скользят на щетинках поверх этой осклизлой дорожки.

Когда-то ископаемые норки и трубчатые ходы назывались фукоидами. Они считались отпечатками бурых водорослей. Среди таких ходов особенно обычен ветвистый фукус (греч. «водоросль»). (Не путать с фикусом, который стоит в горшке на подоконнике.) Затем на подобные ископаемые долго не обращали внимания, как на «следы червей-илоядов, не имеющих ни малейшего значения для науки».

Ископаемые следы включают не только следы и норки, но и дорожки, следы сверления, бегства и много других свидетельств деятельности животных. Хотя большинство ископаемых следов можно найти в отложениях любого периода, начиная с вендского, многие из них неразрывно связаны с особыми обстановками. Иногда они являются единственными ископаемыми во всей толще породы, по которым можно судить об условиях ее образования: неспокойные или тихие воды, высокая или низкая скорость осадконакопления и так далее. По этим признакам морское дно разделяется на несколько поясов, названных по наиболее обычным для них следам.

Пояса сколитоса (греч. «сколекс» — «червь») и глоссифунгитеса (греч. «глосса» — «язык» и лат. «фунгус» — «гриб») занимают наиболее мелководную приливную часть морского дна. Ныне там в основном проживают фильтраторы, через поселения которых перекатываются богатые пищей приливные и отливные течения. Фильтраторы — это животные, которые пропускают сквозь себя воду, двигаясь в водной толще или сидя на месте в ожидании течений. При прохождении водного тока через организм оттуда выцеживается все мало-мальски съедобное. Многие фильтраторы, впрочем, весьма привередливы и выбирают пищу по размеру, вкусу или запаху.

Сейчас нас интересуют только донные фильтраторы. Сами животные, чтобы выжить в обстановке штормов, приливов и резких перепадов температуры и солености, прячутся в глубокие норы. Осадок смягчает воздействие неблагоприятных сил. Поэтому норки обитателей приливной зоны — это глубокие, вертикальные колодцы, пробуравленные вплотную друг к другу. Сплоченность придает больше устойчивости всему поселению трубкожилов.

Следующий, более удаленный от берега пояс называется поясом крузианы (греч. «крузос» — «прятаться»). В нем воды поспокойнее и преобладают илоядные животные, или детритофаги. Они набивают рот и желудок мелкими кусочками органики — детритом, но переваривают не сам детрит, а грибы, бактерии и простейших, которые живут на этой питательной среде. Они прокладывают горизонтальные, зачастую ветвящиеся ходы, спрятанные в осадке и заполненные сгустками переработанного, пропущенного сквозь кишечник ила. Дальше от берега лежит континентальный склон и пояс зоофикус (греч. «живая водоросль»). Этот пояс не подвергается воздействию волн или сильных подводных оползней. Медленное и непрерывное осадконакопление обеспечивает равномерное поступление пищи, но необходимый приток кислорода затруднен. Замыкает ряд наиболее глубокий пояс нереитес (от современного морского кольчеца — нереиса), который также называется зоной пастьбы. Ныне этот пояс охватывает океанические глубины, которые удалены от источников обильной пищи. Здесь сосредоточены сложные норки со многими поворотами и бесчисленными выходами. Их обитатели выращивают в своих ходах грибы и бактерии, которых и едят.

Зная, как распределяются комплексы следов в современных морях и океанах, можно подробно восстанавливать обстановку прошлого. При этом следует учитывать, что глубины моря осваивались постепенно. В кембрийских отложениях многие «глубоководные» следы можно обнаружить среди мелководных отпечатков.

Близкие по образу жизни существа оставляют похожие следы. А мы, даже не ведая, кто жил в домике, можем судить о том, как он жил. Знать это тоже необходимо. Например, следы сверления в раковинах выдают присутствие первых хищников уже 540 млн лет назад, хотя их достоверные остатки встречаются на добрый десяток миллионов лет позже.

Непрерывная летопись ископаемых следов началась около 565 млн лет назад. По следам переработки осадка, отпечаткам лап и покусам тоже можно проследить историю органического мира. Хотя мы не всегда можем установить, кто «наследил» в истории, именно изучение следов позволяет восстановить особенности поведения и питания древних животных. Довендские и ранневендские следы довольно незатейливые, около одного миллиметра шириной (иногда до 5 мм), всегда проходили по поверхности осадка. Подобные следы могли оставить любые мелкие многоклеточные животные и даже некоторые простейшие.

 

Другие обитатели вендского периода

Остатки первых, не считая губок, скелетных многоклеточных животных начинают попадаться в породах возрастом примерно 565 млн лет. Все они обитали в теплых мелководных морях. Это небольшие (до 1 см длиной) трубчатые, скрученные в неправильную спираль клаудины (названные в честь одного из пионеров докембрийской палеонтологии американского ученого Престона Клауда). Возможно, клаудины были древнейшими скелетными кишечнополостными. Вместе с обызвествленными цианобактериями, водорослями и кораллоподобными животными они строили рифы.

Среди клаудин виднелись совсем мелкие чашечки на ножках с несколькими лепестками, закрученными в спираль и сомкнутыми в дырявую коробочку. Представить вышеописанное существо нелегко. Еще труднее пришлось ученым. На точнейшем станке с камня даже не срезались, а стирались тончайшие (в сотые доли миллиметра толщиной) слойки. Мгновенная фотография каждого среза обрабатывалась мощным компьютером, чтобы получить на выходе готовую объемную реконструкцию удивительной раковинки. Наверное, их создавали простейшие животные.

В более прохладных условиях жизнь была не столь закоснелой (скелетной). На илистом тиховодье по-прежнему возлежали бактериальные маты из нитчатых и напоминавших витую веревку цианобактерий. На отмелях покачивались водоросли. В опресненных водоемах росли кустики ветвящихся, как современные зеленые водоросли, эоголыний. Их остатки выносились в открытое море, где скапливались на границе различных по плотности водных слоев и разлагались нитчатыми серными бактериями. «Этажом» ниже, на дне зараженного сероводородом моря, торчали органические кольчатые трубки сабеллидитов. Возможно, что при жизни из них выглядывали какие-нибудь черви. Лентовидные водоросли-вендотении (буквально — вендские ленты), покрытые кожистым чехлом, колыхались на бурном мелководье. Вместе с их остатками встречаются разрушавшие органику хитридиевые и сумчатые грибы.

О них — позднее, а пока почитайте лучше сказку.

 

Бесконечная сказка про облачко

То ли в море, то ли в океане плавали маленькие-маленькие зверьки-незверьки, цветочки-нецветочки. Разве в таком маленьком-маленьком разглядишь, что оно такое? Да и ведут они себя, как маленькие, — ни мгновения на одном месте не задержатся. Все время в движении.

Присмотришься: переливаются то красным, то зеленым. Вроде цветочки. Попристальнее посмотришь: вращают чем-то длинным, на жгутик похожим, и сами кружатся. Да еще норовят кого-нибудь совсем мелкого заарканить и проглотить. Вроде зверьки.

Но если кого-то норовишь съесть сам, значит, и тебя кто-то съесть может. Поэтому надевали эти маленькие-маленькие прочные панцири из крошечных гибких пластинок и держались друг дружки. Вместе и вертелись, одним жгутиком помахивая, другим — подпоясавшись. То вверх — к волнистой поверхности моря-океана, то вниз — на самое его дно. Опустятся вниз — там пустынное дно. Вверх всплывут — там тоже пусто. Даже над поверхностью моря-океана, на небе, — ни облачка.

Посмотрят-посмотрят на чистое небо и вздохнут. Они хоть и маленькие-маленькие были, но глазастые. У каждого глазок был с пятнышком в середине. Через этот глазок они на небо, где ничегошеньки не было, и глядели. Правда, невозможно было долго в небо всматриваться. Не потому, что смотреть было не на что, а потому, что солнце больно ярко светило. Ведь не было на небе ни облачка, чтобы солнце прикрывать.

Так и вздыхали эти маленькие-маленькие, прежде чем опять на дно отправиться. А поскольку вздыхали они часто-часто и было их много-много — будто облака в море-океане плавали, — стали вздохи в небе скапливаться да накапливаться. И столько их там на небе скопилось и накопилось, что с неба закапало. Полилось из облаков.

Маленькие-то они маленькие, а большие дождевые облака надышали. Стали облака солнце закрывать. Глядеть теперь через глазок на небо, вертя жгутиком у поверхности моря-океана, можно было долго-долго. И маленьких-маленьких становилось больше и больше. А чем больше их было в море-океане, тем больше было облаков на небе. Ведь все они как привыкли вздыхать, так и вздыхали. А чем больше было облаков на небе, тем… Бесконечная какая-то сказка получается — прямо не сказка, а круговорот.

Эдиакарские ввндобионты зародились во время вендских оледенений (около 605 млн лет назад), с которых отсчитывается начало этого периода. Они достигли расцвета после второго оледенения. Возникновение вендобионтов совпало с подъемом уровня содержания кислорода в атмосфере. Возможно, что изменение состава атмосферы дало толчок их развитию. Последние вендобионты, найденные в Намибии, датируются возрастом примерно 540 млн лет назад, то есть тем временем, когда в Сибири уже появились скелетные организмы. Кембрийские хищники, илоядные животные, перерывавшие осадок, на котором покоились неподвижные вендобионты, и фильтраторы, перехватившие поток питательных веществ, положили конец странным эдиакарским организмам. Оставшееся время — фанерозой — представляет лишь восьмую часть истории Земли, но именно тогда события развивались особенно бурно.