Проектная работа на тему: «Палеонтологические загадки Подмосковья. Раскрыта еще одна загадка палеонтологии Загадки палеонтологии

Новые палеонтологические находки меняют сложившиеся представления о птерозаврах – и самых причудливых животных из всех, что когда-либо летали над землей.

Птерозавр и птеродактиль – два названия диковинных летающих существ; первое из них в переводе с греческого означает «крылоящер», второе – «летательный палец».
Впервые остатки такого животного были найдены еще в XVIII веке. С тех пор ученые описали более 200 видов крылатых ящеров, однако обывательские представления об этих драконах, царивших в небе мезозойской эры более 160 миллионов лет, остается прежним.
Мы неизменно представляем их неповоротливыми, но очень опасными летающими рептилиями с длинным клювом и кожистыми крыльями, вышагивающими на задних лапах, словно пингвины.

Взять, к примеру, фильм 1966 года «За миллион лет до нашей эры», в котором пронзительно клекочущий птерозавр лилового окраса уносит героиню Рэкел Уэлч в свое гнездо на корм детенышам (спойлер: красавице в бикини удалось спастись). За 50 лет что-то изменилось? Ничуть: в «Мире юрского периода», снятом в 2015-м, птерозавры все так же уносят людей больше собственного веса в небеса. (На всякий случай уточним: последние птерозавры вымерли 66 миллионов лет назад, то есть за целую вечность до того, как на Земле появились люди.)

Огромное количество палеонтологических находок, сделанных в последнее время, позволяет нам узнать, что птерозавры бывали самого разного внешнего вида и размера, и поведением тоже сильно разнились. Сотни видов птерозавров жили одновременно, занимая разные экологические ниши, как нынешние птицы. Среди них были чудища-великаны, такие, как кецалькоатль (Quetzalcoatlus northropi ), одно из самых крупных летающих существ, известных на сегодня: стоя на четвереньках, он мог поспорить ростом с жирафом, а в размахе крыльев достигал 10,5 метра. Но были и птерозавры размером с воробья: такие сидели на ветках в древних лесах и, скорее всего, ловили насекомых.

Одна из самых любопытных находок – окаменевшие яйца птерозавра. Сканируя те, что лучше сохранились, ученые увидели под скорлупой эмбрионов и смогли узнать о том, как они развивались. Одно яйцо даже было обнаружено в яйцеводе самки дарвиноптера (Darwinopterus), обитавшего в Китае, а рядом с ним – другое, которое, очевидно, выдавило наружу под весом вулканического пепла, покрывшего животное. Миссис Т (так назвали эту самку) стала первым птерозавром, чей пол был точно установлен. Гребня у нее на черепе не было. Возможно, такие выросты украшали только головы самцов, как украшают они самцов некоторых современных видов птиц – природа подарила им большой, ярко окрашенный гребень, чтобы привлекать особей противоположного пола.

После всех этих находок птерозавры стали нам как будто ближе, но ученым все мало . И вот по дороге в национальный парк Биг-Бенд на юго-западе Техаса палеонтолог Дейв Мартилл из Портсмутского университета делится со мной рабочими планами: во-первых, встретить гремучую змею и полюбоваться ей; во-вторых, найти целый череп кецалькоатля. Шансы на исполнение первого пункта программы неизмеримо выше.

Самое важное для специалиста по птерозаврам – быть оптимистом. Представлять, что в такой-то день ты отправишься туда-то и найдешь хоть что-нибудь, имеющее к ним отношение, – все равно что купить лотерейный билет и тут же начать планировать, на что потратишь выигрыш. Окаменелости птерозавров встречаются чрезвычайно редко, поскольку их кости были полыми и тонкими. Что касается кецалькоатля, то о нем мы знаем благодаря всего лишь нескольким фрагментам, найденным в парке Биг-Бенд в 1970-е годы.

Полые, сверхлегкие кости птерозавров были хороши для полета, но очень редко сохраняются настолько целыми, как эти остатки анхангуэры. В большинстве случаев они оказываются сдавлены, «будто по ним каток проехал».

Мартилл и его коллега Низар Ибрахим провели три дня в поисках окаменелых костей в руслах пересохших рек на землях парка. Они вдоль и поперек исходили Кряж Птеродактиля (какое многообещающее название!), то и дело сверяясь с картами, составленными первооткрывателем этого ящера. Они вникали во все нюансы геологических пластов («Взгляни на эти проявления циклов Миланковича!» – восклицал Мартилл, имея в виду, что периодические изменения формы орбиты Земли и наклона ее оси, как установил сербский астроном Милутин Миланкович в начале XX века, влияют на климат планеты, и это отражается на циклическом строении осадочных отложений). Забравшись на гребень из песчаника, с которого, казалось, невозможно было слезть, Мартилл лишь обронил: «Где наша не пропадала!», прыгнул вниз и остался целым и невредимым.

Однако исследователям не довелось ни повстречать гремучую змею, ни обнаружить даже обломка косточки птерозавра. В утешение им попалась бедренная кость гигантского динозавра, по всей видимости завроподы. Но динозавры их не интересуют.

Покидая национальный парк, палеонтологи разрабатывают план новых поисков кецалькоатля – уж очень им хочется больше узнать об этом удивительном ящере, в котором все необычно: и размеры, и внешний вид, и поведение – об этом можно судить по немногим оставшимся от него окаменелостям.

ИНСТИТУТ ПАЛЕОНТОЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ И ПАЛЕОАНТРОПОЛОГИИ, ПЕКИН На некоторых участках окаменелости чжэхольоптера из Китая сохранились едва заметные отпечатки волосков или пуха. (Впервые подобные покровные структуры были обнаружены советскими палеонтологами у юрского птерозавра.)

Представления о птерозаврах сильно изменились – даже в том, что касается их внешнего вида и поведения. Объясняется это отчасти тем, что до самого недавнего времени ученым приходилось строить свои заключения по крайне малому количеству образцов.

Птерозавры отличались, прямо скажем, весьма странной анатомией. Может показаться, что они были плохо приспособлены для жизни что на земле, что в воздухе. Когда-то даже думали, что крылоящеры ползали на брюхе, или представляли их разгуливающими на задних лапах с вытянутыми вперед, словно у зомби, длинными передними конечностями и волочащимися сзади, будто плащ, сложенными крыльями. Позднее по ископаемым следам установили, что птерозавры передвигались на четырех конечностях, но в том, как именно, и куда они девали крылья, ясности по-прежнему не было. А в их летных способностях сомневались настолько, что считали их неспособными оторваться от земли, иначе как бросившись вниз с обрыва.

«Довольно часто встречаются особи, у которых голова и шея были в три, а то и в четыре раза длиннее туловища», – рассказывает биофизик Майкл Хабиб из Музея естественной истории округа Лос-Анджелес. Даже художники с научной подготовкой часто ошибаются, изображая их. «Они берут за образец птицу, только пририсовывают ей перепончатые крылья и гребень, – рассказывает Майкл. – Однако пропорции тела у птерозавров были совсем не птичьи».

Хабиб решил пересмотреть сложившиеся представления о биомеханике птерозавров с помощью, во-первых, математического подхода и, во-вторых, практических знаний анатомии позвоночных, которые он приобрел на другой своей работе, а именно в лаборатории медицинской школы Университета Южной Калифорнии. Подобно большинству ученых, Майкл полагает, что первые птерозавры, появившиеся около 230 миллионов лет назад, произошли от легких, стройных рептилий, хорошо приспособленных для бега и прыжков. Способность прыгать – чтобы схватить летящее насекомое или увернуться от зубов хищника – эволюционировала в способность, по выражению Хабиба, «подпрыгивать и зависать в воздухе».

Поначалу птерозавры, наверное, только парили, а затем, за десятки миллионов лет до птиц (и уж тем более до летучих мышей), стали первыми позвоночными, овладевшими машущим полетом.

Прибегнув к помощи уравнений, используемых в авиатехнике, Хабиб и его коллеги опровергли гипотезу о прыжках с обрывов. Кроме того, они доказали, что если бы птерозавры взлетали из вертикального положения, стоя на задних лапах, то у крупных видов от перегрузки ломались бы бедренные кости. Взлет с четырех конечностей более практичен.

«Нужно подпрыгнуть вверх, опираясь на передние конечности, словно прыгун в высоту – на свой шест», – объясняет Хабиб. Чтобы взлететь с воды, птерозавры использовали крылья на манер весел в академической гребле: отталкивались ими от поверхности. И, опять-таки, как у гребцов, у них были большие, развитые плечи, с которыми часто сочетались поразительно маленькие лапки – чтобы свести к минимуму лобовое сопротивление в полете.

Крыло птерозавра представляло собой перепонку, натянутую от плеча до лодыжки; а растягивал ее чрезвычайно длинный летательный (четвертый) палец, образующий переднюю кромку крыла. На образцах из Бразилии и Германии видно, что перепонка была пронизана тонкими мышцами и кровеносными сосудами. Дополнительную жесткость перегородке придавали «прошивавшие» ее белковые тяжи. Сегодня ученые полагают, что птерозавры могли слегка видоизменять профиль крыльев в зависимости от условий полета, сокращая мышцы либо разворачивая лодыжки внутрь или вовне.

Изменение угла наклона окостеневшего сухожилия на запястье – птероида, возможно, служило той же цели, что и разворот предкрылков у больших современных самолетов – увеличению подъемной силы на малых скоростях.

Кроме того, у птерозавров в обеспечение полета было вовлечено больше мышц и большая доля массы тела, чем у птиц. А в их мозге, как и у птиц (и даже лучше), были развиты лобные и зрительные доли, мозжечок и лабиринт: такой мозг мог быстро реагировать на изменение обстановки в полете и передавать сигналы на многочисленные мышцы, регулировавшие натяжение перепонки.

Благодаря работам Хабиба и его коллег, птерозавры предстают уже не крылатым недоразумением, а искусными авиаторами. Многие виды, похоже, были приспособлены для медленного, но очень длительного полета на большие расстояния; они могли парить над океаном, используя слабые теплые восходящие потоки воздуха (термики). Существовали и такие виды, которые Хабиб называет суперлетунами: например, у никтозавра (Nyctosaurus), похожего на альбатроса, чей размах крыльев достигал почти трех метров, планерские качества, особенно то расстояние, которое он пролетал на каждый метр снижения, были вполне сопоставимы с характеристиками современного спортивного планера.

«Ладно, с крыльями все понятно, – начал как-то после лекции Хабиба один палеонтолог. – Но что вы скажете про головы?» У кецалькоатля, например, череп мог быть трехметровой длины, тогда как тело – меньше метра. А у никтозавра из огромного черепа торчала длинная «мачта», к которой, вероятно, крепился гребень.

Отвечая на вопрос, Майкл рассказал о мозге птерозавров, масса которого, как у птиц, лишь чуть-чуть утяжеляла огромную голову, рассказал о костях, которые были полыми, тоже как у птиц, и даже легче. Толщина костных стенок иногда не превышала миллиметра, притом что костная ткань была образована многочисленными перекрещенными слоями, что придавало прочность костям (как у многослойной фанеры). А изнутри полости для пущей жесткости были пересечены перегородками. Все это позволяло птерозаврам достичь больших размеров тела без существенного увеличения массы.

Черепа, украшенные гребнями, и зияющие пасти были настолько огромны, что Хабиб, глядя на них, разработал «гипотезу Страшного Серого Волка»: «Если у тебя большая пасть, то ты больше сможешь проглотить. А выступающий гребень мог привлекать самок». Ну а возвращаясь к вопросу того палеонтолога, птерозавры, по мнению Майкла, были «огромными летающими головами-убийцами».

Цзюньчан Люй, один из ведущих палеонтологов Китая, встречает гостей на оживленной улице в центре Цзиньчжоу, крупного торгового города на северо-востоке страны, и проводит их по скудно освещенному коридору обычного, казалось бы, офисного здания. На самом деле это Палеонтологический музей Цзиньчжоу. Его директор распахивает дверь маленькой кладовки без окон, и взгляду пришедших открывается то, что в любом другом музее стало бы главной приманкой для посетителей: все полки и почти весь пол занимают образцы с удивительно полными, во всех мельчайших деталях, остатками пернатых динозавров, древнейших птиц и, конечно, птерозавров.

На большой, почти по плечо Люю, каменной плите, прислоненной к стене напротив двери, виден крупный, страшный птерозавр с размахом крыльев в четыре метра и крошечными цыплячьими задними лапками – чженюаноптер (Zhenyuanopterus). Его вытянутая голова свернута вбок и, кажется, состоит из одних челюстей, а зубы становятся все длиннее и все сильнее заходят друг за друга по мере приближения к началу пасти. «Это для того, чтобы удобно было ловить рыбу, плавая на поверхности воды», – объясняет Люй. Чженюаноптер – лишь один из трех десятков видов птерозавров, которых он описал с 2001 года (многие еще только ждут изучения, лежа на полках).

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПРИРОДЫ И НАУКИ, ТОКИО Череп рыбоядного анхангуэры сохранился в естественном положении – на радость палеонтологам.

Музей Цзиньчжоу– один из десяти подобных палеонтологических музеев, разбросанных по провинции Ляонин, которая является настоящим кладезем ископаемых птерозавров и одним из тех регионов, где были сделаны находки, благодаря которым Китай в последнее время оказался на переднем крае палеонтологии.

Вдобавок Ляонин – главная арена соперничества, и люди со стороны сравнивают то, что здесь происходит, не вполне, впрочем, оправданно, с «костяными войнами» которые вели друг с другом в XIX веке первопроходцы американской палеонтологии Отниел Чарлз Марш и Эдвард Дринкер Коп.

Стороны этого соперничества – Люй, представляющий Академию геологических наук КНР, и Шаолинь Ван, чей переполненный окаменелостями кабинет находится в Институте палеонтологии позвоночных и палеоантропологии в Пекине. Эти ученые мужи, подобно Маршу и Копу, в начале карьеры работали вместе, а затем их пути разошлись, и с тех пор они относятся друг к другу с враждебностью, которую, впрочем, не афишируют. «Двум тиграм не ужиться на одной горе», – усмехается их коллега Шуньсин Цзян.

За полтора десятка лет, прошедших с тех пор, Люй и Ван не раз опережали друг друга по количеству открытий, а на пару описали более 50 новых видов птерозавров – почти четверть всего, что известно на сегодня. Впрочем, некоторые из этих новых видов со временем будут признаны синонимами прежних, как это нередко случается в палеонтологии. Однако соперничающим сторонам предстоит сделать еще больше открытий в будущем. «Им пришлось бы работать лет десять все дни напролет, чтобы описать все то, что они уже откопали», – с завистью замечает один из гостей. Услышав это, Люй удивленно поднимает брови: «Думаю, десяти лет маловато будет».

Успех китайских ученых объясняется не только конкуренцией, но и тем, что они оказались в нужном месте в нужное время. Китай, наряду с Германией, Бразилией, США и Англией, одна из немногих стран мира, где было найдено 90 процентов всех ископаемых птерозавров. Случилось так не потому, что птерозавры обитали только на территориях, где сейчас расположены эти страны, – фрагменты их скелетов находят практически везде. Просто здесь их остатки полнее сохранились.

Эта исключительность очевидна на примере провинции Ляонин. В начале мелового периода, рассказывает Люй, в здешних лесах и мелких пресных озерах сложилось очень разнообразное сообщество организмов – динозавры, первые птицы, множество птерозавров и насекомых. Из-за того, что по соседству время от времени извергались вулканы, многие животные гибли под пеплом и попадали на илистое дно озер. Жертвы подобных катастроф оказывались погребенными очень быстро, иногда даже без доступа кислорода к останкам, их ткани минерализовались быстрее, чем успевали разложиться, и потому уцелели. Палеонтологи называют такие местонахождения лагерштеттами (Lagerstätte по-немецки означает «залежь»). И все равно такие находки приходится еще месяцами препарировать – очищать от породы, чтобы все их особенности можно было разглядеть в том числе, конечно, с помощью всевозможных мощных микроскопов.

Только в таких местах, как Музей птерозавров в Бэйпяо или недавняя выставка крылоящеров в Пекинском музее естественной истории, начинаешь воспринимать окаменелости иначе – как часть былого великого разнообразия.

Вот, например, чжэхольоптер (Jeholopterus) – птерозавр с широкой пастью, похожей на лягушачью, который, как предполагают ученые, охотился на стрекоз и других насекомых. Вот икрандрако (Ikrandraco), названный в честь крылатых существ из «Аватара»: он, вероятно, летал низко над поверхностью воды и выуживал рыбу с помощью подобия киля на нижней челюсти. Вот найденный в Северном Китае джунгариптер (Dsungaripterus) с тонким загнутым вверх клювом, которым он поддевал моллюсков и других беспозвоночных, чтобы затем раздавить их раковины и панцири бугорчатыми зубами.

И все это исчезло в конце мелового периода, 66 миллионов лет назад. Что же оказалось не так с птерозаврами, в конце концов полностью вымершими? Может быть, исчезли животные, на которых они охотились? Или в ходе эволюции они достигли таких гигантских размеров, что не смогли пережить глобальную катастрофу, вроде падения астероида, тогда как маленькие птицы уцелели?

Впрочем, когда рассматриваешь их прекрасно сохранившиеся остатки в музее, думаешь не об этом – происходит нечто удивительное: кажется, что эти существа готовы высвободиться из каменного плена и отправиться на поиски своих недостающих фрагментов, чтобы снова воспарить над землей.

Нажмите на лупу в правом углу картинки, чтобы посмотреть ее целиком.

В книге «Рептилии и амфибии» издательства "Мир книги" за 2007 г. можно увидеть разворот с «замечательным» по своей информативности родословным древом современных и доисторических земноводных и пресмыкающихся.

Начнём с того, что ископаемая рыба Eustenopteron названа «латимерией», хотя совершенно не похожа на неё по форме. К тому же латимерия - современный род кистепёрых рыб, который хотя бы уже поэтому не мог стоять в основании родословного древа доисторических четвероногих. К тому же она принадлежит к совершенно иному отряду рыб, имеющему крайне опосредованное отношение к предкам позвоночных.
Под «лабиринтовыми зубастыми» явно имеются в виду лабиринтодонты (это «калька», буквальный перевод названия), а вот названия прочих групп земноводных не поддаются постижению простым разумом.

Вот страница из оригинального немецкого издания.
Hülsenwirbler - так называются по-немецки тонкопозвонковые, или лепоспондилы (представитель - диплокаулус);
Schnittwirbler - темноспондилы (представитель - мастодонзавр).
А вместо переводной латимерии в основании эволюционного древа позвоночных стоят кистепёрые рыбы - Quastenflosser.

Точно так же к «словесным уродам» принадлежат названия отрядов динозавров - ящеротазовые и птицетазовые. К чему уточнение «живущие в водоёмах», совершенно непонятно хотя бы потому, что большинство динозавров было откровенно сухопутными животными. Также «поруганию» подверглось название отряда клювоголовых - термин "ящерогады" давно устарел, он был ещё в словаре Брокгауза и Ефрона за 1907 г.
И издавать в нашем веке книгу с устаревшими изображениями динозавров, волочащих хвосты, без поправки - просто позор.

Вновь оригинальный текст вносит ясность.
На немецком языке таз(часть скелета) называется Becken . Но это слово имеет ещё и другое значение, например, бассейн или раковина, в которой моют руки. Вот и получились у переводчика водяные "бассейновые" динозавры.

ЮЖНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ЦЕНТР ОБРАЗОВАНИЯ № 000

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

«ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАГАДКИ ПОДМОСКОВЬЯ»

Выполнил:

ученик 4 «А» класса

Харитонов Владимир

Научный руководитель:

Москва, 2010

1. Введение стр.3

2. Основная часть. Сбор дополнительных видов ископаемых. стр.4

2.1 Методика исследования. стр. 5

3. Заключение стр. 7

4. Список литературы стр. 8

1. Введение.

В течение нескольких лет, отдыхая летом в Рузском районе на западе Московской области , я находил много окаменелостей. Некоторые из них были похожи на современные морские раковины, другие напоминали кораллы, остальные были мне неизвестны.

Внимательно рассмотривая свои находки, я заинтересовался, каким образом окаменелости морских обитателей оказались на суше, вдали от всех ныне существующих морей. У меня возникло предположение, что на месте Московской области когда-то было теплое море, поскольку в современных теплых морях обитают похожие организмы.

Цель исследования :

доказать, что на месте Москвы и Московской области было море, определить время его существования и климатические условия.

Объект исследования : палеонтологические находки.

Предмет исследования : ископаемые останки растений и животных

Методика и методы исследования : работа по геохронологической шкале, наблюдение, анализ, синтез, классификация, обобщение

Гипотеза: на месте Москвы и Московской области было море.

2. Основная часть. Сбор дополнительных видов ископаемых.

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос мне предстояло изучить найденные ископаемые. Изучением ископаемых останков растений и животных занимается наука палеонтология, реконструирующая по найденным фрагментам их внешний вид, биологические особенности и среду обитания.

Для подтверждения своей гипотезы мне было необходимо определить найденные окаменелости и собрать дополнительные виды ископаемых, встречающихся на территории Московской области. С сентября этого года я являюсь членом кружка Палеонтологического института РАН. С кружком мы выезжали на местонахождения ископаемых на территории Раменского, Домодедовского и Луховицкого районов Московской области. Мне повезло – из каждой поездки я привозил окаменелости кораллов, брахиопод, аммонитов , гастропод, морских лилий. Трижды мои находки были выбраны руководителем кружка для коллекции Палеонтологического музея.

2.1. Методика исследования

Что же представляли собой найденные мной окаменелости, как давно они жили? Для ответов на эти вопросы я воспользовался специальной литературой.

Возраст ископаемых в палеонтологии определяется по геохронологической шкале – летописи возникновения и развития жизни на Земле. Согласно этой шкале время существования Земли разделено на два главных интервала (эона): Фанерозой и Докембрий (Криптозой). Криптозой - время скрытой жизни, когда существовали только мягкотелые организмы, не оставлявшие следов в осадочных породах. Фанерозой начался с появлением моллюсков и других организмов, останки которых сохраняются до наших дней.

Найденные мной кораллы относятся к карбоновому периоду, средне - и раннекарбоновым эпохам. Их возраст от 354 до 300 млн. лет. Среда обитания кораллов - тёплые тропические моря, где температура воды не ниже 20 °C.

Брахиоподы, найденные в Домодедовском районе, так же относятся к среднекарбоновой эпохе. Брахиоподы или плеченогие – беспозвоночные морские животные, обитающие на дне. Широко распространены до настоящего времени на морских мелководьях от тропических до полярных областей.

Аммониты - головоногие моллюски со спирально закрученными раковинами. Назвали аммонитов в память о египетском боге Аммоне, которого изображали с головой и рогами барана. Аммониты, найденные мной в Луховицком районе, относятся к среднеюрской эпохе и имеют возраст от 165 до 170 млн. лет. Известно, что существовали гигантские аммониты, которые с трудом поместились бы в современной квартире. Аммониты - родственники ныне живущих головоногих моллюсков, таких как кальмары и наутилусы, которые и сейчас обитают в тёплых морях.

Морские лилии - вопреки своему названию являются донными животными из класса иглокожих, напоминающими по форме цветок. На удивление это хищники! Сейчас в мире известно около 700 видов морских лилий. Наиболее разнообразны морские лилии на мелководьях тропических морей.

Найденные мной стебли морских лилий относятся к карбоновому периоду, средне - и раннекарбоновым эпохам. Их возраст от 354 до 300 млн. лет.

В Раменском районе, недалеко от поселка Гжель, мной были найдены раковины морских гребешков, устриц, гастропод (или улиток). Все они относятся к средне-верхнему юрскому периоду и имеют возраст около 160 млн. лет. Такие моллюски живут в теплых морях до сих пор.

3. Заключение.

Таким образом, морские организмы, живущие в мало изменяющихся условиях и ведущие сходный образ жизни на протяжении миллионов лет, позволяют нам подтвердить гипотезу о существовании на территории Московской области теплого моря в ранней и средней карбоновых эпохах и в средней и верхней юрских эпохах, то есть 360-300 и 180-150 млн. лет назад.

Разгадывать палеонтологические загадки - занятие очень увлекательное и я не собираюсь останавливаться. В мои планы входит продолжение исследования ископаемой флоры и фауны Подмосковья.

Литература

1. Во мгле времен: Научно-популярный очерк. – М.: Дрофа, 2002. – 112 с.

2. Морозов пособие по сбору и определению ископаемой фауны мезозоя Подмосковья. - М.: Московская городская станция юных натуралистов. 2003 г.

3. Морозов губки, кишечнополостные, моллюски и мшанки карбона русской платформы. Методические указания по сбору и определению ископаемой фауны Подмосковья. - М.: Московская городская станция юных натуралистов. 2006 г.

5. Удивительная палеонтология: история земли и жизни на ней / . - М.: ЭНАС, 20с.

Загадки "Кембрийского периода"

Кирилл ЕСЬКОВ

Одна из загадок палеонтологии - "внезапное" появление большинства типов животных в кембрийском периоде. Откуда взялось это буйство жизни? Что было до этого? Оказывается, "кембрийская попытка" была не единственной. Ей предшествовали менее удачные варианты "акта творения", породившие к жизни пышную, но бесследно исчезнувшую фауну.

В длинном ряду научных заслуг Чарльза Дарвина есть и такая: в опубликованном в 1859 году "Происхождении видов" им был честно и четко сформулирован ряд вопросов, на которые его теория не давала удовлетворительного ответа (при тогдашнем уровне знаний).

Одним из самых серьезных вопросов основатель эволюционной теории считал "загадку кембрия". Известно, что в кембрийских отложениях практически одновременно появляются ископаемые представители почти всех основных подразделений животного царства. По идее, их появление должно было предваряться длительным периодом эволюции, однако реальные следы этого процесса почему-то отсутствуют: в предшествующих кембрию (докембрийских) слоях ископаемых остатков нет. Никаких. Ну чем тебе не "акт творения"?

Самыми крупными подразделениями геохронологической шкалы являются зоны: фанерозой (от греческого "фанерос" - видимый, явный, и "зоэ" - жизнь; самый ранний период этого зона - кем брий) и криптозой ("криптон" - по-гречески "скрытый"), или докембрий. Фундаментальное разделение геохронологической шкалы на фанерозой, самым ранним периодом которого является кембрии (начавшийся 0,54 миллиарда лет назад) и докембрий (0,54 - 4,5 миллиарда лет), основано на наличии или отсутствии в соответствующих осадочных породах ископаемых останков организмов, имевших твердый скелет.

На протяжении почти ста лет после публикации "Происхождения видов" ясности в этом вопросе практически не прибавлялось. В целом докембрий действительно оставался "Темными веками" палеонтологической истории, откуда практически не было "письменных источников". Все представления об этом периоде (а это как-никак семь восьмых времени существования нашей планеты!) представляли собой домыслы, проверка которых казалась невозможной.

Ситуация изменилась лишь в последние десятилетия: в изучении докембрийских ископаемых произошла настоящая революция, интереснейшие результаты которой (как уж водится!) остаются практически не известными широкой публике. Частично закрасить это "белое пятно" и призвана настоящая статья.

Идиллия "эдиакарского сада"

В 1947 году в местечке Эдиакара, в Южной Австралии, было сделано одно из самых замечательных открытий за всю историю палеонтологии. Оказалось, что в конце докембрия - вендском периоде (620-600 миллионов лет назад) существовала богатая фауна удивительных бесскелетных организмов, она получила название эдиакарской. Таким образом, период достоверного существования на Земле многоклеточных животных удлинился почти на 100 миллионов лет. В дальнейшем эдиакарскую фауну нашли еще в нескольких районах мира (Намибия, Ньюфаундленд, Белое море); более того, выяснилось, что этих существ неоднократно находили и ранее (например, на Украине в 1916 году), однако принимали за неорганические остатки.

Чем же примечательна эта фауна? Все многочисленные группы многоклеточных, появившиеся в начале кембрия, были представлены мелкими организмами (миллиметры или первые сантиметры), эдиакарская фауна состояла из крупных или очень крупных беспозвоночных размером до полутора метров. Среди них были как радиально-симметричные формы, называемые "медузоидами", так и двусторонне-симметричные; одни из них (петалонамы) внешне напоминают современные кораллы "морские перья", другие (как дикинсония и сприггина) - кольчатых червей и членистоногих. Первые исследователи эдиакарской фауны считали эти формы реальными предками современных кишечнополостных и червей и включали их в состав соответствующих типов и классов животных. Эта точка зрения имеет сторонников и поныне ("австралийская школа"). Однако большинство исследователей считают, что сходство тут чисто внешнее, и эдиакарские организмы (их назвали вендобионтами) представляют собой нечто совершенно особенное и не связанное сколько-нибудь прямым родством с современными группами животных.

Прежде всего, вендобионты имеют отличный от привычных нам фанеро-зойских животных план строения. Почти у всех двусторонне-симметричных вендских организмов эта самая симметрия несколько нарушена - у "членистых" форм правые и левые половинки "сегментов" смещены друг относительно друга, примерно так, как в застегнутой молнии или на автомобильном протекторе-елочке. Эту асимметрию принято было приписывать деформациям тел в процессе захоронения, пока М.А. Федонкин не обратил внимание на то, что нарушения подозрительно регулярны и единообразны. Он доказал, что для вендобионтов характерен особый план строения, который математики называют симметрией скользящего отражения; среди многоклеточных же животных этот тип симметрии встречается крайне редко.

С другой стороны, Б. Раннегар установил, что у вендобионтов увеличение размеров тела в ходе индивидуального развития организма достигается за счет изометрического роста, когда все пропорции тела остаются неизменными (как при простом увеличении изображения предмета). Между тем все известные многоклеточные, включая самых примитивных, таких как кишечнополостные и черви, обладают не изометрическим, а аллометрическим ростом с закономерной сменой пропорций тела (например, у человека в ряду "зародыш - ребенок - взрослый" абсолютный размер головы увеличивается, тогда как относительный уменьшается).

Против отнесения эдиакарских организмов к современным таксонам животных есть возражения и более частного характера. Под давлением этих аргументов сторонники прямого родства между эдиакарскими и фане-розойскими животными "сдавали" вендобионтов по одному ("Да, похоже, что сприггина - все-таки не настоящее членистоногое..."), и это продолжалось до тех пор, пока А. Зей-лахер (именно ему, кстати, и принадлежит сам термин "вендобионты") не предложил принципиально иное решение этой проблемы. Суммировав особенности вендских животных, он привел и общую для них черту: они представляют собой различные варианты широкой ленты со вздутиями. Этот тип организации (Зейлахер назвал его "стеганое одеяло") совершенно отличен от всех ныне существующих. Судя по всему, такой план строения - это особый путь к достижению больших размеров тела именно бесскелетными формами.

Зейлахер полагает, что форма тела вендобионтов ("стеганое одеяло") с ее очень высоким отношением поверхности к объему позволяла им поглощать из воды кислород и метаболиты всей поверхностью тела. Действительно, у самых крупных эдиакарских организмов нет ни рта, ни даже подобия пищеварительной системы. Питаясь через поверхность тела (такой способ питания называют "осмотрофным"), эти существа не нуждались во внутренних органах.

Недавно, впрочем, Д.В. Гражданкин и М.Б. Бурзин предположили, что тела вендобионтов представляли собой вовсе не толстое "стеганое одеяло", а тонкую гофрированную мембрану - ее по аналогии можно назвать "картонкой для яиц". В захоронение попадает, собственно, не сама мембрана, а те "куличики из песка", которые получаются при засыпании ее "лунок" взмученным осадком. Эти "картонки для яиц", имеющие идеальное соотношение объема и поверхности, неподвижно лежали на дне, поглощая из морской воды растворенную в ней органику.

Кроме того, многие исследователи полагают, что эти плоские (и, видимо, прозрачные) существа были буквально нашпигованы симбиотическими одноклеточными водорослями, что делало их практически независимыми от внешних источников пищи. Их современным экологическим подобием могут служить так называемые авто-трофные животные (подсчитано, что коралловые полипы получают до 70 процентов пищи от водорослей-симбионтов).

Итак, на мелководьях вендских морей существовала удивительная экосистема из "осмотрофных животных". Сейчас известны тысячи экземпляров различных представителей эдиакарской фауны, однако ни на одном из них нет повреждений и следов укусов; судя по всему, в это время не существовало хищников, да и вообще животных, питающихся крупными кусками пищи. Поэтому вендскую биоту часто называют "Сад Эдиакары" по аналогии с райским садом, где никто никого не ел. Ситуация райского сада, как ей и положено, просуществовала недолго: в конце венда вендобионты полностью вымерли, не оставив после себя прямых потомков. Эдиакарский эксперимент - первая в истории Земли попытка создать многоклеточных животных - окончился неудачей.

Не были ли и мы "стегаными одеялами"?

Впрочем, по поводу судьбы эдиакарской фауны есть и иные мнения. Помимо двух противоположных позиций - "австралийской школы" и Зейлахера - есть и "компромиссная". Ее сторонники считают, что в составе эдиакарской фауны, помимо собственно вендобионтов, уникальных по своей организации и свойственных только этому времени (а также, возможно, и реликтов каких-то довенд-ских фаун), имеются и отдаленные предки некоторых фанерозойских групп.

В этой связи, как ни странно, поминают хордовых - группу, венчающую "древо жизни". Вспомним характерную для вендобионтов (и совершенно нетипичную для современных животных) симметрию скользящего отражения: элементы такой симметрии есть именно в строении примитивнейшего из хордовых - ланцетника. При этом один из эдиакарских организмов - ярнемния - с ее мешко-видным телом и двумя "сифонами" очень напоминает близкого родственника хордовых - асцидию; к тому же оказалось, что отпечатки этого организма сильно обогащены ванадием, тем самым металлом, что служит основой дыхательного пигмента асци-дий. Так что некоторые исследователи не исключают, что мы с вами (как представители хордовых) ведем свой род прямиком от древнейших на Земле многоклеточных - вендобионтов.

Это, впрочем, еще не самая экзотическая гипотеза относительно природы и родственных связей вендоби-онтов. Кем только их не объявляли, даже гигантскими морскими лишайниками! Например, А.Ю. Журавлев предложил весьма остроумную гипотезу относительно родства некоторых эдиакарских организмов с гигантскими (до 20 сантиметров в диаметре) глубоководными многоядерными амебами-ксенофиофорами.

Подобный разнобой в гипотезах может произвести на стороннего наблюдателя удручающее впечатление, однако "в оправдание" ученых, изучающих докембрийские организмы, необходимо сказать следующее. Решаемая ими задача является, возможно, самой сложной во всей палеонтологии, ибо актуалистический метод реконструкций (по аналогиям с современностью) явно работает здесь на самом пределе своей разрешающей способности. Палеонтологи фактически находятся в положении космонавтов, столкнувшихся с фауной чужой планеты, с тем лишь уточнением, что они вынуждены иметь дело не с самими инопланетными существами, а с созданным ими "театром теней".

«Знание - Сила», 2001, №6

Эта загадка не давала покоя палеонтологам 150 лет. Нечто, именованное Prototaxites, нельзя было уверенно отнести не то что к семейству или роду, но ни к одному биологическому царству. Лишь в наши дни анализ окаменелостей позволил, кажется, определиться-таки с этим гигантским созданием древней Земли, отчего, впрочем, оно не перестало быть крайне удивительным.

История Prototaxites — прекрасный пример того, что видеть и понять — что же ты видишь, как говорится, две большие разницы. Американский учёный Доусон (J.W. Dawson), первым описавший это загадочное создание (в 1859 году), полагал, что это окаменелости гнилой древесины, как-то связанной с нынешними тисами (Taxus), потому и дал им название Prototaxites. Только вот до настоящих тисов этому созданию было "топать и топать", ведь распространён Prototaxites был хоть и по всей Земле, но только 420-350 миллионов лет назад.

В конце девятнадцатого столетия учёные стали думать, что это была морская водоросль, точнее — коричневая морская водоросль, и это мнение укрепилось, надолго попав в энциклопедии и учебники. Хотя представить себе нечто подобное водоросли (или колонии водорослей?), выросшее в виде "ствола" шести-, а иной раз и девятиметровой высоты — трудновато.

Между прочим, Prototaxites был крупнейшим организмом на суше в то время: позвоночные только-только стали появляться, так что вокруг странного высокого "столба" бегали бескрылые насекомые, многоножки, да ползали черви.

Первые же сосудистые растения, далёкие предки хвойных и папортниковых, пусть и появились на 40 миллионов лет раньше, тем не менее, в момент, когда на Земле обосновались Prototaxites (в раннем девоне), ещё не поднимались выше метра.

Кстати, о размерах. В Саудовской Аравии был найден образец Prototaxites длиной 5,3 метра, который имеет диаметр 1,37 метра в основании и 1,02 метра на другом конце. В штате Нью-Йорк откопали ствол длиной 8,83 метра с диаметром 34 сантиметра на одном конце и 21 сантиметр на другом. Сам же Доусон описал экземпляр из Канады — длиной 2,13 метра и максимальным диаметром в 91 сантиметр.

Что ещё важно отметить в отношении строения Prototaxites. У него нет таких клеток, какие есть у растений. Но есть очень тонкие капилляры (трубки) диаметром от 2 до 50 микрометров.

В наши дни учёные, опираясь на результаты многолетних исследований данного представителя древнего живого мира, выдвинули новые версии. Одни специалисты, начиная с Франциса Хюбера (Francis Hueber) из американского национального музея естествознания (Smithsonian Institution, National Museum of Natural History), склонились к тому, что Prototaxites является плодоносящим телом огромного гриба; другие — к тому, что это огромный лишайник. Последнюю версию, со своими аргументами, выдвинул Марк-Андре Селозе (Marc-Andre Selosse) из университета Монпелье (Universite de Montpellier II).

Один из горячих сторонников версии о грибе — Чарльз Кевин Бойс (Charles Kevin Boyce), ныне работающий в университете Чикаго (University of Chicago). Он выпустил несколько работ, посвящённых детальному изучению Prototaxites

Бойс не устаёт удивляться этому созданию. "Независимо от того, какие аргументы вы выдвигаете, всё равно получается что-то сумасшедшее, — говорит исследователь. — Гриб в 20 футов высотой не имеет никакого смысла. Ни одна морская водоросль не даст 20 футов высоты. Но вот она — окаменелость — перед нами".

Недавно Францис Хюбер закончил титаническую работу: собрал множество экземпляров Prototaxites из разных стран и сделал сотни тончайших срезов, выполнив тысячи их фотографий. Анализ внутренней структуры показал, что это — гриб. Однако учёный был разочарован тем, что не смог найти характерные репродуктивные структуры, которые явно указали бы всем, что, мол, это действительно гриб (что придало уверенности противникам Хюбера из "стана лишайников").

Последнее (по времени, но явно не последнее в истории Prototaxites) доказательство грибной сущности странного организма девонского периода — это статья Хюбера, Бойса и их коллег в журнале Geology.

"Большой спектр найденных изотопов трудно примирить с аутотрофным метаболизмом, но зато он согласуется с анатомией, указывающей на гриб, и с предположением, что Prototaxites был гетеротрофным организмом, жившим на субстрате, богатом различными изотопами", — пишут авторы статьи.

Говоря проще, растения получают свой углерод из воздуха (из углекислого газа), а грибы — из почвы. И если все растения одного вида и одной эпохи покажут одно и то же соотношение изотопов, у грибов оно будет зависеть от того места, на котором они растут, от рациона то есть.

Кстати, анализ соотношения изотопов углерода в разных экземплярах Prototaxites помогает сейчас учёным воссоздать и родные экосистемы этого древнего создания. Поскольку одни его экземпляры, похоже, "ели" растения, другие пользовались в качестве пищи микробным сообществом почвы, третьи, возможно, получали питательные вещества из мхов.

О загадке большого роста палеозойского гриба рассуждает соавтор данного исследования, Кэрол Хоттон (Carol Hotton), из Смитсонианского музея естествознания: она считает, что большие размеры помогали грибу дальше распространять свои споры — по разрозненным болотцам, хаотично разбросанным по пейзажу.

Ну а на вопрос, как этот гриб вырастал до таких чудовищных размеров, учёные отвечают просто: "Медленно". Ведь съесть этот гриб в то время было некому.

Но что делать? Срезы окаменелостей упорно "не хотели" напоминать срезы деревьев, да и вообще — на растение не были похожи. Кольца на срезах, кстати, там наблюдаются, но это не годовые кольца деревьев.