ГРАНИЦА ДОКЕМБРИЯ И КЕМБРИЯ

Причины возникновения скелета у кембрийских организмов. История становления скелетных фаун

Обзор причин возникновения скелета у кембрийских организмов делали А. А. Шевырев, И. Н. Крылов и др. Они правильно подметили, что большинство авторов гипотез пыталось выдвинуть какую-либо одну из причин, объясняющую феномен возникновения скелета. Вероятно, все они неверны, но во многих из них есть рациональное зерно.

Но прежде чем бегло рассмотреть некоторые из них, вкратце вспомним основные вехи в истории становления скелетных фаун.

Во-первых, не исключено, что первые попытки строить скелет были осуществлены еще 1—1,5 млрд. лет тому назад, но не были столь удачны, чтобы дать серьезный толчок к развитию скелетной фауны.

Во-вторых, достоверные «скелетные» формы с органической трубкой встречены уже в середине венда (редкинская серия). Я подчеркиваю, что первые трубки состояли из органического вещества. Этот момент очень важен, так как, возможно, существует определенная связь между тем, что первыми появились скелеты из органического вещества, и основными принципами биоминерализации. Сейчас наиболее популярно представление, что в большинстве случаев образование минеральной фазы скелетов идет на органической матрице.

В-третьих, за некоторое время до появления у очень многих групп возможности строить скелет, в немакитдалдынском веке появляются трубчатые ископаемые.

В-четвертых, момент, который мы выбрали за рубеж докембрия и кембрия, знаменует собой появление возможности строить скелет у очень многих групп, и химический состав скелета этих групп крайне разнообразен и сразу исчерпывает почти все варианты, которые затем используют фанерозойские группы. На одно интересное явление при этом я хотел бы обратить внимание читателей. Всегда считается, что агглютинированный скелет — это наиболее примитивная форма построения скелета. Однако на сегодня в ископаемой летописи агглютинированные скелеты начинают встречаться значительно позже, чем все остальные.

И наконец, в-пятых, в истории становления скелета есть еще по меньшей мере один важный этап, когда сколет начинают строить и представители членистоногих. Это происходит с запозданием, по крайней мере, на ярус по отношению ко многим другим группам, т. е. в атдабанском веке. Таким образом, история становления скелета у метазоа неодноактное явление. В этой истории есть, правда, один рубеж (граница кембрия и докембрия), который значительно выделяется. Но все же история становления скелетов растянулась приблизительно на 70—100 млн. лет и выглядит в виде ряда этапов.

Но вернемся к гипотезам появления скелетной фауны. Вероятно, сразу мы отбросим все те, которые исходили из более высокого метаморфизма докембрийских пород, в результате чего были уничтожены органические остатки. Это все очень старые воззрения. Теперь-то мы знаем, сколь слабо метаморфизованными могут быть докембрийские породы и как много их на всех континентах, а фауны со скелетом все же в них нет.

На другой гипотезе, исходившей из наличия скелетных организмов в докембрии, все же необходимо остановиться более подробно. Еще со времен Ч. Уолкота неоднократно высказывались, и даже в самое последнее время, идеи о том, что фауна зародилась в глубинах Мирового океана и затем мигрировала в мелководные моря, расположенные на континентах. Концепция на первый взгляд трудно проверяемая, но ряд соображений все же не позволяет рассматривать эту гипотезу даже в качестве рабочей. А дело вот в чем. Изучение путей миграции фауны дает нам противоположные результаты.

Во всех группах наиболее древние представители известны из отложений мелководных эпиконтинентальных бассейнов. Если бы концепция была верна, то древнейшие фауны мы, конечно, находили бы в отложениях геосинклинальных областей. Ну и, конечно, мы вообще не знаем достоверных глубоководных отложений кембрия и соответственно глубоководной фауны. Раньше упоминалось, что даже традиционно считавшиеся глубоководными радиолярии в кембрийских отложениях встречены в совершенно очевидно мелководных осадках.

Чаще всего мысль ученых возвращалась к проблеме пересыщенности морских вод углекислым газом. Вероятно, одним из первых эту мысль высказал акад. А. П. Виноградов. И действительно, при пересыщенности CO₂ было затруднительно образование карбонатных скелетов. Но, как мы видели, карбонатные скелеты составляют лишь часть, причем небольшую часть, скелетов, известных в низах кембрия. Пересыщенность морских вод CO₂ никак не могла отражаться на формировании органических или, например, силикатных скелетов. Кроме того, такая постановка вопроса находится в противоречии с наличием больших карбонатных построек в докембрии. Были и другие разновидности «химического» подхода к объяснению возникновения скелета, но они кажутся еще менее удачными. Например, некоторые ученые предполагали пересыщенность морских вод хлором и т. д.

В самое последнее время стали возрождаться идеи о космических факторах, повлиявших на возникновение скелета. Основоположником такого направления мышления был знаменитый немецкий палеонтолог О. Шиндевольф. Сейчас, на новом витке осмысливания возможных космических причин, ученые обратили внимание на так называемые иридиевые аномалии.

Появление в разрезах прослоев с высоким содержанием иридия стали связывать с процессами столкновения Земли с крупными космическими телами, в результате которых возможно глобальное распространение тончайшего материала с повышенным содержанием этого элемента. Многие ученые предполагают, что в момент столкновения Земли с крупными космическими телами происходят серьезные изменения на поверхности нашей планеты, последствия которых существенно сказываются на состоянии и развитии органического мира. Сторонники таких представлений особенно воспряли духом, когда аномальные содержания иридия стали обнаруживаться во многих разрезах на границе мела и палеогена (мезозоя и кайнозоя). К этому времени приурочены, как известно, значительные изменения в органическом мире. Правда, здесь есть одна сложность — начало этих изменений мы начинаем наблюдать почему-то задолго до времени возникновения иридиевой аномалии.

Применительно к этой границе речь идет о вымирании многочисленных меловых групп. В кембрии дело обстоит столь же неясно. Первые данные по повышенному содержанию иридия на границе кембрия и докембрия были получены именно из Сибири, но с этим уровнем связано не вымирание, а, наоборот, появление способности у многих групп строить скелет. Позднее аномальные содержания иридия были обнаружены в разрезах юга Китая, и казалось, что, возможно, мы будем иметь еще один «глобальный» уровень с аномально высокими содержаниями иридия. Но, увы, вскоре выяснилось, что уровень в Китае совершенно иной и находится где-то внутри атдабанского яруса. Уместно упомянуть здесь и то, что само по себе возникновение локальных иридиевых аномалий может быть вызвано разными причинами.

Таким образом, здесь еще очень много неясного. Но идея О. Шендевольфа сводилась к тому, что космические факторы могут быть причиной усиления и даже сдвига в определенном направлении мутационного процесса, приведшего к возникновению скелетных форм. На сегодня никаких свидетельств мы, естественно, не имеем, но, как мне кажется, отбрасывать совсем такую возможность нельзя.

Широкое распространение получили разнообразные «экологические» гипотезы. Столь же давно, как и концепция возникновения скелетных фаун в глубинах Мирового океана, существует представление о появлении хищников и связанном с ним развитием скелетной фауны. Эта концепция имеет ряд разновидностей. Соображения о появлении хищничества, конечно, не лишены смысла, но объяснить все таким образом все же невозможно. Эта концепция не учитывает этапности становления скелетных фаун и специфики этих этапов. Кроме того, для подтверждения такой концепции хотелось бы видеть не только многочисленных представителей жертв, которых, как оказывается, мы видим очень много, но и какие-то свидетельства присутствия хищников.

С тех же давних времен существует довольно своеобразное представление о возможном переходе организмов к бентосному существованию (обитанию на дне), и как следствие этого — приобретение скелета. К сожалению, большое число бесскелетных организмов докембрия — несомненный бентос, а из самых ранних кембрийских скелетных форм — многие, вероятно, планктон.

Довольно остроумную концепцию выдвигают некоторые исследователи, полагая, что скелетообразование началось в связи со способностью организмов синтезировать коллаген. В свою очередь, необходимым условием появления коллагена был достаточный уровень содержания кислорода.

Трудность, однако, состоит в том, что у многих групп беспозвоночных, появившихся тогда в начале кембрия, не было коллагена как скелетостроящего белка.

Можно было бы и далее рассматривать многие и многие соображении и гипотезы, но они очень хорошо и популярно рассмотрены еще А. А. Шевыревым (в 1982 г.), А мы попробуем посмотреть, что же изменилось за последние десять—двенадцать лет. А изменилось то, что сейчас, вероятно, уже нет исследователей, которые пытались бы объяснить произошедшее на границе докембрия и кембрия каким-либо одним из факторов. Изменилось и то, что сегодня уже нет исследователей, которые могли бы полагать, что разные группы организмов, обнаруженные в начале кембрия, возникли именно в это время. Всем сейчас ясно, что начало томмотского века — это лишь время появления возможности этими организмами строить скелет.

Из всего того, что я пытался рассказать выше, следует, как мне кажется, довольно определенно только следующее. Достаточно яркие изменения органического мира на границе докембрия и кембрия, выразившиеся в появлении скелетных ископаемых, отражают сочетание, возможно достаточно уникальное, подготовленности самого органического мира к возможности построения скелетов и подготовленности всей окружающей обстановки для «спровоцирования» и «разрешения» скелетообразования.