ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

В ЛЯГУШАЧЬЕМ РАЮ. Образование каменного угля. Единый материк Пангея. Болотные леса. Геология карбона

Лес пропитан водой, как губка. Вода ручейками сбегает по чешуйчатым стволам, дождем капает с пышных перистых ветвей. Розовый туман плавает в воздухе. Одни деревья — по пояс в воде. Другие силятся выползти из нее на высоких корнях-ходулях. Странный лес. Странные деревья. Будто волшебник для забавы увеличил в тысячу раз болотную кочку и ее обитателей. Болотные хвощи выше нынешних берез.

 Плауны, которые сейчас не сразу увидишь в траве, поднялись, как столетние сосны. Загудела метровыми крыльями и опустилась к воде исполинская стрекоза. Громадная лягушка выставила из воды широкую, как стол, голову, и лес загудел от богатырского кваканья. Посыпались с ветвей теплые тяжелые капли на головы бесчисленных предков теперешних лягушек и тритонов, которые плавали, ползали и грелись на солнышке в этом лесу эры древней жизни.

Но действительно ли эта картина характерна для следующего после девона периода — каменноугольного, или карбонового, или просто «карбона», как его для краткости называют геологи? Как убедиться, что, написав все это, мы не проявили излишней фантазии или вообще не перепутали все на свете?

Для этого придется пойти от только что изображенной картины к науке, к фактам.

ДОСТОВЕРНЫЕ СЛЕДЫ ИСЧЕЗНУВШЕГО РАЯ

Каменноугольную систему впервые выделили в Англии еще в начале XIX века. Протяженность её приблизительно равна 65–70 миллионам лет. Слои карбона буквально набиты стволами, ветвями, листьями, наконец, целыми деревьями необычайной величины и строения. Крупные же месторождения каменного угля, встреченные в этой системе, и дали ей название «карбон», что значит «уголь». Потом залежи каменного угля были найдены и в более поздних отложениях: пермских, юрских, третичных, но название «карбон» менять не стали. Сказалась историческая традиция и еще то, что во многих странах богатые угольные месторождения связаны именно с этой системой.

Представить себе картину образования каменного угля довольно просто. Обширное болото покрыто лесом высоченных деревьев. В тени их густых и пушистых крон растет мох. Тысяченожки, скорпионы, пауки, стрекозы ползут, летят и, наконец, падают в темную болотную воду. Проходят годы, десятки лет. Все на свете когда-нибудь кончается. Кончится и жизнь исполинского дерева, и упадет оно с тяжелым всплеском, ляжет на вязкое дно болота. А на его месте вырастет другое дерево. Но и оно не вечно. Умирают мхи и насекомые. Опускаются на дно трупы животных. Все это медленно гниет, крошится, перемешивается…

Короче говоря, превращается в торф. А потом эти торфяные слои опускаются, а сверху растут новые леса, которые впоследствии дадут новые напластования торфа. Нижние же его слои спрессовываются, спекаются и превращаются в пласты каменного угля.

Секрет углеобразования состоит в том, что все эти процессы идут без участия в них кислорода. Уж слишком его мало в стоячих водах болот. В противном случае от всего богатства древней жизни и следа бы не осталось.

ЗЕЛЕНЫЕ ОБИТАТЕЛИ КАРБОНОВОЙ СУШИ И ИХ ЗАГАДКИ

В самом пласте каменного угля можно найти разве что остатки корней и корневищ. А вот в слоях песчаников и сланцев, которыми прослоены пласты каменного угля, находят великое множество отпечатков листьев, стволов, коры растений. Палеоботаники всего мира, собирающие материалы из этих слоев, сравнивали свои находки и пришли к выводу, что все они удивительно схожи между собой. Поэтому вывод напрашивался сам: в карбоне на всей Земле жили одни и те же растения-гиганты — лепидодендроны, сигиллярии, каламиты и кордаиты.

Удалось полностью восстановить их внешний облик, и вот какая особенность сразу бросилась в глаза. Все они оказались до удивления похожи на растения современных болот — на папоротники, хвощи и плауны, только в сотни раз увеличенные. Такое сходство уже само по себе наталкивало на мысль, что жить эти растения должны были примерно в тех же условиях, что и нынешние потомки, то есть на болоте. Ну, а коли в высоту они достигали тридцати — сорока метров и были двух-трех метров в диаметре — значит, жилось им, по-видимому, привольно.

Но вернемся к тому, что всю Землю населяли одни и те же растения. Это подтверждает гипотезу о том, что суша тогда еще не была разделена на материки. «Пангея» — так назвали геологи огромный и единственный тогда материк на планете. Название это было образовано от греческих слов «пан» — всеобщий и «гея» — земля. И на всей Пангее в карбоне господствовал удивительно однообразный климат. Больше такого явления в жизни Земли не наблюдалось никогда.

Надо сказать, что сегодня геология карбона изучена достаточно хорошо, и можно утверждать, что Пангея представляла собой обширнейшую низменность, где морские лагуны переходили в болота, болота перемежались озерами и реками. А что такое реки, как не источник пополнения Мирового океана питательными веществами, принесенными с гор! В карбоне картина резко изменилась. Раньше минеральные вещества, ничем не задерживаемые, стремились в море. Теперь же на их пути возникли мощные естественные барьеры. Растениям тоже понадобились питательные вещества, и в изобилии. Кроме того, как мы знаем, для благоденствия растениям совершенно необходимо тепло. Уж не была ли Земля тогда большой теплицей, где углекислый газ играл роль парниковой рамы, задерживая солнечное тепло в атмосфере? Если это так, то откуда он взялся в карбоне в огромных количествах? Все это загадки. Но как бы там ни было, а на то, что теплый климат на всей Пангее был тогда явлением постоянным, без резких колебаний, указывает отсутствие годовых колец в древесине тогдашних деревьев. Мы знаем, что годовые кольца — признак замедления или ускорения роста растений. Образование колец обычно связано не только с колебанием температуры, но и с изменением освещенности. Стоит поместить дерево в кадке в темное место, и оно остановится в росте. Кольцо непременно отметит эту остановку.

А может быть, это значит, что все растения в карбоне были однолетними? Ведь только у них в наше время нет годовых колец. Но трудно себе представить, что даже в самых благоприятных условиях за один сезон деревья могли достичь 30 метров в длину и 3 метров в толщину. К тому же размеры деревьев одного вида были не одинаковыми.

И тут начали возникать различные предположения. А что если растения в карбоне вовсе не выходили из воды? Может быть, они оставались подводными, и тогда понятно, почему у них нет годовых колец. Ведь температура воды колеблется мало. Но эта идея была скоро отвергнута, потому что у корней карбоновых растений нашли такие мхи и грибы, которые в воде не растут.

Значит, росли карбоновые леса все-таки на суше, напоминая мангровые заросли в тропиках, которые можно увидеть и в наши дни. А климат по всей Земле был теплым и влажным.

Но вот беда, облик многих этих растений привел к новым несогласиям. Дело в том, что часто растения болот выглядят так же, как растения засушливых широт. Те же мелкие толстокожие листочки и глубоко спрятанные устьица. Уж не был ли климат в карбоне сухим? Как иначе объяснить появление таких форм? Над решением этой задачи бились многие ученые. Очень интересно пишет об их экспериментах и гипотезах известный советский палеоботаник Сергей Викторович Мейен в книжке «Из истории растительных династий». Ему, кажется, удалось выяснить, в чем же здесь было дело. Он обратил внимание на современные растения, которые сейчас живут на болотах.

Давайте и мы разглядим их повнимательнее. Возьмем хотя бы бруснику или клюкву. Толстые кожистые листочки с загнутыми краями, частые волоски на нижней стороне и глубоко спрятанные устьица. Чем не растения засушливых широт! И тем не менее… В чем же тут дело? Оказалось, виновато Солнце! Поместим наши растения в тень, и они потеряют свой прежний облик. Листочки станут тоньше и крупнее, волоски поредеют, кожистость исчезнет, края расправятся. Возникает странная картина: чем больше растения получают света, тем больше они чувствуют себя угнетенными. В чем же загадка? Не в обмене ли веществ, который ускоряется на свету? Мы знаем, что растениям для хорошей жизни нужен азот. Они не могут усваивать его прямо из воздуха. А много ли в болотистых почвах азотистых веществ? Вот в этом и дело! Света много, а питания не хватает. Поневоле будешь «страдать от засухи», стоя по колено в воде. И чтобы выжить, растения должны защищаться от солнца.

Но вот мы заговорили об освещенности болот карбонового периода и пришли к выводу, что Солнце достаточно щедро освещало Землю.

На 30–40 метров поднимались пышные кроны лепидодендронов — дальних родичей современного плауна. Такой же высоты достигали стройные кордаиты — предки хвойных растений, украшенные пучками метровых лентовидных листьев. Нижний ярус занимали древовидные хвощи — каламиты — и разнообразные папоротники высотой 6–7 метров.

Появление лесов около 300 миллионов лет назад стало одним из главных событий в истории биосферы. С этого момента основная масса живого вещества оказалась сосредоточенной на континентах и стала более активно воздействовать на состав атмосферы и климат. Энергия, развиваемая лесом, огромна: через сосуды и листья растений проходит во много раз больше воды, чем через все реки, ручьи и потоки земного шара.

Наземная растительность создала неисчислимое количество «экологических ниш», которых не существовало раньше и которые постепенно заполнялись по мере эволюции наземных животных.