17. Изменение физико-географических условий в связи с эволюцией живых организмов

Очень много причин влияет на условия жизни морских организ­мов и в разной степени они могут приспосабливаться к измене­ниям среды. Именно поэтому исследование остатков организмов очень важно при генетическом анализе, но требует весьма осто­рожного их использования для правильного суждения о среде, в которой эти организмы жили.

В современных осадках относительно легко можно объяснить причины тех или иных особенностей встреченного на морском дне биоценоза, поскольку условия современной среды обитания под­даются непосредственному наблюдению. При обращении к ис­копаемым органическим остаткам положение существенно ме­няется, так как приходится восстанавливать их среду обитания.

В общих чертах богатая и разнообразная ископаемая фауна свидетельствует о море нормальной солености, незначительной глубине его и обильном поступлении питательных веществ. При изменении любого из этих показателей фауна, как правило, ста­новится беднее. Кроме того, ухудшение условий обитания вслед­ствие изменения других факторов, например увеличения мутно­сти воды, нарушения нормального газового режима, может привести также к обеднению ф.ауны. Поэтому необходимо тща­тельное исследование всего биоценоза, обязательно исследование литологических признаков пород, вмещающих фауну, а также изучение покрывающих и подстилающих отложений для получе­ния надежных и обоснованных выводов.

Иногда остатки организмов находят даже в вулканических лавах; и здесь они также дают ценные указания на детали усло­вий формирования заключающих их пород.

Генетическое значение наиболее распространенных групп ис­копаемых организмов. Растения. Остатки растительного про­исхождения встречаются в осадочных породах главным образом в четырех формах: в виде твердых горючих ископаемых (горючие сланцы и угли); скопления остатков колониальных известковых водорослей; скопления известковых и кремневых панцирей одно­клеточных планктонных водорослей; обугленных и литифициро-ванных обрывков растительных тканей.

Видовой состав организмов. Полученные данные по видовому составу организмов важны для определения стра­тиграфического положения изучаемых слоев; они помогают так­же выяснению условий осадконакопления. Очень существенно при этом не ограничиваться определениями видового (или родо­вого) состава, а оценивать количественные соотношения между отдельными группами организмов. Подобное изучение позволя­ет выявить ископаемые биоценозы. Однако здесь исследователь встречается с определенными трудностями. Дело в том, что дале­ко не всегда органические остатки, встречаемые в породе сов­местно, обязательно принадлежат одному биоценозу. Остатки организмов на дне могут быть разного происхождения: 1) орга­низмы, жившие в данном месте и входившие, следовательно, в биоценоз; 2) остатки организмов, которые вели планктонный или свободноплавающий образ жизни и попали сюда после смерти, иногда такие организмы могут даже преобладать, например, в современных глобигериновых илах или в ископаемом писчем ме­лу; 3) на дно остатки организмов могут сноситься донными те­чениями, а также суспензионными (мутьевыми) потоками из дру­гих батиметрических зон, так остатки шельфовых организмов могут попадать в глубоководные осадки; 4) на дно могут попа­дать остатки наземных организмов, принесенные с прилежащей суши; 5) органические остатки могут попасть из размытых при абразии более древних пород, слагающих берег (рис. 82).

Наконец, приходится считаться и с тем, что организмы, жив­шие на дне в большом количестве, но не имевшие твердого ске­лета, могли вовсе не сохраниться в ископаемом состоянии, на­пример, многие черви и другие илоядные организмы, а также растения без известкового скелета. Об их присутствии приходит­ся судить по косвенным признакам: по следам норок и ходов в иле, отпечаткам па поверхности слоев и т. д. Лишь в исключи­тельно благоприятных условиях в ископаемом состоянии нахо­дят остатки мягких тканей организмов (знаменитые находки Уолкота отпечатков медуз и других мягкотелых организмов з кембрийских глинистых породах в Северной Америке).

Количество органических остатков. Этот пока­затель имеет генетическое значение, однако необходимо иметь в виду, что наблюдаемое сейчас в породе количество органических остатков не обязательно соответствует их первоначальному со­держанию в осадке. При доступе кислорода на дно даже твер­дые скелетные части могли распасться и не сохраниться в ис­копаемом состоянии.

Богатая и разнообразная фауна свидетельствует о нормаль­ной морской солености и о благоприятной для жизни обстанов­ке; наоборот, однообразная фауна, представленная хотя бы ог­ромным количеством экземпляров, говорит об отклонении солености или газового режима от нормы. Таким образом, количествен­ную оценку содержания органических остатков нужно обязатель­но сочетать с их качественным определением.

Распределение органических остатков в по­роде также имеет генетическое значение. Органические остат­ки могут быть распределены более или менее равномерно, что является, впрочем, довольно редким случаем; могут быть преиму­щественно или исключительно приурочены к определенным про­слоям; могут быть включены в конкреции и находиться в опреде­ленных участках породы, на первый взгляд не отличающихся от окружающих ее частей и т. д. Фауна разного состава может быть приурочена к различным прослоям, а может встречаться и сов­местно. Все эти особенности связаны с условиями жизни и усло­виями накопления вмещающих их осадков. Приуроченность ор­ганических остатков к определенным прослоям свидетельствует о моментах существования особенно благоприятных условий для развития организмов. В современном фазеолиновом илу Черного моря, например, встречаются массовые скопления раковин Modiola phaseolina. Они приурочены к слоям, отложившимся в те отрезки времени, когда уровень сероводородного заражения по­нижался и на илу могли селиться донные моллюски.

Приуроченность органических остатков к конкрециям скорее связана не с особенностями расселения организмов на дне, а с условиями их сохранения в ископаемом состоянии. Хорошо из-вестна, например, прекрасная сохранность ископаемых растений в так называемых «известковых почках» угленосных толщ. В дру­гих случаях не исключена возможность того, что неравномерно распределенные на дне организмы явились центрами конкрецие-образования, которое, таким образом, проявило первичную не­равномерность распределения жизни на дне водоема.

Сохранность органических остатков являет­ся следующим существенным признаком. Здесь имеют место разные соотношения: от прекрасно сохранившихся остатков до скопления битых раковин, выброшенных волнами на берег и не­редко перетертых до тонкого порошка; иногда в одном слое мож­но встретить все степени сохранности остатков. Подобные соот­ношения наблюдаются и в современную эпоху: буквально рядом располагаются колонии живых организмов и скопления их об­ломков.

Внимательные исследования позволяют иногда обнаружить органические остатки и притом хорошей сохранности там, где долгое время их не находили. Так, в некоторых горизонтах па­леогеновых песков Украины долго не удавалось обнаружить ор­ганических остатков хорошей сохранности и это вызывало даже сомнения в морском происхождении этих отложений. Наконец, И. Н. Ремизов (1956) обнаружил в песках полтавского яруса богатую фауну морских пластинчатожаберных моллюсков. Дело в том, что эти пески рыхлые и сыпучие, а фауна в них с нежными тонкими раковинами. В обнажениях, где пески осыпаются, рако­вины разваливаются. Для того чтобы их обнаружить, нужна не­нарушенная поверхность песка, а для того чтобы эту фауну до­быть, необходимо закрепить песок клеем. После этого удается получить раковины прекрасной сохранности. Это позволило ре­шить вопрос о происхождении песков. Так как переотложение хрупких раковин, встречающихся здесь в большом количестве, исключено, то, следовательно, пески эти морского происхожде­ния.

Условия захоронения. Выяснение условий захороне­ния органических остатков должно установить, происходило ли это в прижизненном положении организмов, а если нет, то на­сколько далеким был перенос. Кроме того, подлежит выяснению и то, в какой среде произошло захоронение. Иногда на эти вопро­сы удается получить довольно определенные ответы.

В верхнедевонских отложениях Кузнецкого бассейна в Сиби­ри, согласно исследованиям Т. Н. Вельской (1960), в некоторых слоях известняков есть прекрасно сохранившиеся колонии корал­лов Pachyphyllum, причем большею частью они лежат в породе опрокинутыми. Это ясно свидетельствует о подвижности воды, способной опрокинуть массивную, тяжелую колонию. В других слоях тех же верхнедевонских отложений встречаются крупные и массивные раковины брахиопод. У некоторых из них сохра­нились обе створки. Такие раковины всегда обращены замком в одну сторону — к почве слоя. Это свидетельствует о том, что раковины захоронились в прижизненном положении, причем жи­ли они полузарывшись замковым .краем в ил, а наружу выстав­ляли раскрытые концы створок. Если такие соотношения наблю­даются в сильно дислоцированных толщах, то ориентировка ра­ковин позволяет решить вопрос о том, где находится почва, а где кровля слоев.

Следы жизнедеятельности организмов. Кро­ме остатков организмов, в породах сохраняются разнообразные следы их жизнедеятельности. Иногда эти следы оказываются единственным доказательством того, что здесь была жизнь. Так получается, когда остатки организмов не сохранились или пото­му, что у них не было твердого скелета, или они целиком разло­жены, или, наконец, потому, что донные организмы уничтожены другими животными. Во всех таких случаях о наличии былой жизни приходится судить по различным структурным и текстур­ным признакам в породах: следам ползанья, отпечаткам ног и др.

Организмы могут изменить ранее возникшую слоистость и могут полностью ее уничтожить. Чаще всего это связано с рабо­той илоедов и зарывающихся в ил животных. Встречаются эти текстуры в разнообразных отложениях, но особенно они харак­терны для морских и связанных с ними отложений заливов и ла­гун. Такие текстуры представлены ходами округлого поперечного сечения, более или менее длинными, изгибающимися, ветвисты­ми, иногда короткими, иногда (редко!) пересекающимися. Иногда ходы проникают в породу на значительную глубину, иногда пред­ставляют короткие норки. Все ходы выполнены либо перерабо­танным материалом вмещающей породы (у илоедов), либо по­родой из вышележащего слоя (обычно у животных, сверливших норы).

Между ходами может сохраниться ненарушенная первона­чальная слоистость осадка.

Следы нередко обнаруживаются только после пропитывания породы различными жидкостями, проявляющими мало заметную структурную и текстурную неоднородность породы. В писчем мелу, например, кажущемся в свежем изломе вполне однородным, Г. И. Бушинскому (1954) удалось обнаружить подобные текстуры, пропитывая его машинным маслом.

Кроме илоедов, первичная слоистость нарушается и многими другими ползающими, плавающими у дна и зарывающимися в ил организмами, которые иногда так сильно перемешивают оса­док, что порода становится комковатой и в ней не остается даже следов первоначальной слоистости.

Растения, пронизывая своими корнями осадки, также могут уничтожить первоначальную текстуру и придать породе комко­ватость. Последняя особенно характерна для почв угольных пластов. В Донецком бассейне породы с такой текстурой полу­чили название «кучерявчика».

На породах, подстилающих трансгрессивную серию осадков, кроме следов шлифовки их поверхности и других признаков аб­разионной деятельности, иногда можно видеть следы сверлений организмов, которые прятались от врагов в твердом грунте. Та­ковы, например, многочисленные норки ископаемых моллюсков в слоях, подстилающих поверхности перерывов в палеогеновых и меловых отложениях ряда районов Средней Азии. Моменты об­меления (и непосредственной близости береговой линии) в ме­ловых и палеогеновых отложениях Средней Азии часто бывают отмечены массовыми скоплениями нор десятиногих ракообраз­ных (Геккер и др., 1962). Интересно, что тщательные наблюде­ния иногда позволяют заметить на стенках этих норок бороздки от клешней раков.

Наземные позвоночные иногда оставляют следы ног на мягкой поверхности грунта. В благоприятных случаях такие следы пере­ходят в ископаемое состояние. Отпечатки ног динозавров (?) из­вестны в Грузинской ССР, в окрестностях Кутаиси. Недавно об­наружены следы каменноугольных пресмыкающихся в горных выработках шахт Джезказганского медного рудника в Казахста­не. Кроме отпечатков ног позвоночных, встречаются и разнооб­разные следы ползания беспозвоночных организмов. Очень мно­гочисленны следы млекопитающих и птиц в некоторых слоях кар­патского флиша (Вялов, 1964).

На следы жизни следует обращать внимание и в тех случаях, когда в породе много остатков самих организмов, так как эти на­блюдения позволяют подметить особенности жизни, о которых по самим органическим остаткам судить нельзя.

Отметим, наконец, что при оценке генетического значения ор­ганических остатков и следов жизнедеятельности имеют значение не только остатки организмов, которые присутствуют в данных отложениях; необходимо принимать во внимание и то, каких организмов в данном биоценозе или во всем изученном бассейне нет. Так, детальные палеоэкологические исследования в палео­гене Ферганы показали, что там, несмотря на довольно богатый и разнообразный биоценоз, только изредка попадаются морские ежи и кораллы, а нуммулитов, нлеченогих и головоногих мол­люсков нет совсем. Это явилось в сочетании с другими признака­ми основанием для предположения, что воды Ферганского па­леогенового моря не обладали в соответствующие моменты нор­мальной соленостью (Геккер, 1957).

Детритовые известняки. При изучении структур дет-ритовых известняков важно установить, зависит ли размер об­ломков от принадлежности к определенной группе организмов или размер их определяется только сортировкой материала. В первом случае можно предположить, что органические остатки захоронялись почти на месте обитания, во втором — что они при­несены.

Если органические остатки присутствуют в обломочной поро­де, надо сопоставить их размер с размером терригенных зерен. Если величины тех и других близки, то можно считать, что рако­винный детрит приносился вместе с терригенным материалом, если размеры у них разные, то можно полагать, что органические остатки являются местными. Делая такие заключения, надо, од­нако, принимать во внимание, что удельный вес пористых рако­вин меньше, чем у других обломков, а поэтому и более крупные обломки раковин могут отлагаться вместе с более мелкими мине­ральными зернами. Указанное выше заключение будет правиль­ным только в случае значительной разницы в размерах обломков раковин и минеральных зерен.

Определенное значение имеет форма обломков раковин. Вы­яснив, имеем ли мы дело с целыми, слабо поврежденными или с сильно раздробленными скелетными остатками, а также оката­ны ли они и какова степень окатанности, можно сделать вывод о том, дробились раковины механическим путем или перетира­лись челюстями илоядных организмов, а также испытали ли они перенос и насколько он был длительным. В тех случаях когда наблюдается смесь неповрежденных раковин и несортированно­го раковинного детрита, можно предположить, что последний образовался не столько в результате механического действия волн, сколько благодаря деятельности илоедов и хищников. Ес­ли же мы имеем дело с сортированным и к тому же окатанным детритом, можно думать, что он получился чисто механическим путем.