|
|
|
|
|
|
|
|
Классические ископаемые остатки |
|
|
|
|
Если бы удалось найти способ корреляции данной системы слоев, расположенных на одном участке, с другой системой, сформировавшейся одновременно с первой, на каком-то другом участке, то в таком случае для геологических процессов можно было бы установить хронологический порядок, охватывающий значительные промежутки времени вплоть до весьма отдаленных периодов земной истории. До сих пор мы почти не говорили об ископаемых остатках, сохранившихся от прошлых форм жизни, хотя абсолютный возраст земной жизни и составляет один из принципиальных вопросов, обсуждаемых в данной главе. По-видимому, именно сейчас как раз настал подходящий момент для того, чтобы рассмотреть данные об ископаемых остатках. Ископаемые остатки обнаружены в большинстве осадочных пород, и их присутствие в этих породах дает нам прекрасный метод соотнесения одной системы слоев с другой даже в масштабах всей Земли. Дело в том, что разные слои содержат различные, очень характерные ассоциации ископаемых остатков.
Начнем с нескольких общих положений. Прежде всего при исследовании все более глубоко лежащих слоев осадочных пород обнаруживается общая тенденция к уменьшению морфологической сложности ископаемых. Далее, с увеличением глубины слоев уменьшается число видов ископаемых остатков. И наконец, можно проследить на протяжении ряда слоев последовательности незначительно различающихся ископаемых остатков, относящихся к одному типу, например ископаемых морских гастропод. Все эти факторы согласуются с общей картиной возрастающей филогенетической дивергенции в ходе дарвиновской эволюции.
Здесь важно упомянуть, что последовательность осадочных слоев можно отнести к двум большим эпохам, соответствующим двум эпохам в истории жизни. Это подразделение производится в зависимости от видов ископаемых остатков, преобладающих в каждой системе слоев. Если данный вид ископаемых остатков обнаруживается лишь в нескольких непосредственно соседствующих слоях, но при этом встречается в осадочных породах всего земного шара, то его можно использовать как своего рода "маркер" для сопоставления возраста различных слоев осадочных пород разной локализации. Допустим, такую руководящую окаменелость находят в многочисленных удаленных друг от друга слоях; в этом случае вполне разумно было бы предположить, что соответствующие слои образовались в одно и то же время. Используя несколько таких руководящих ископаемых (к их числу относится, в частности, морское беспозвоночное Hypothyridina cuboides), удается расположить многие области земного шара на одной относительной временной шкале, хотя мы еще не располагаем способами определения абсолютного возраста эпох, соответствующих нашему геологическому разрезу в глобальном масштабе. Однако, поскольку геологи и палеонтологи уже провели детальное исследование ископаемых остатков и решили многие проблемы установления относительного возраста задолго до того, как во всеобщее употребление вошли методы радиоактивной датировки, соотнесение абсолютной временной шкалы со шкалой геологического разреза превратилось в крайне несложную операцию.
Казалось бы, зная абсолютный возраст наиболее древних земных осадков, можно определить и возраст земной жизни. Однако количество ископаемых остатков резко уменьшается задолго до того, как мы достигаем наиболее древних осадочных пород. Этот резкий скачок отмечается как раз на границе между кембрием и докембрием - именно в это время впервые появляются многочисленные виды организмов с хорошо сохраняющимися твердыми покровами, такими, как раковины. В более глубоко лежащих слоях сохранившиеся остатки живых организмов крайне скудны. Немногочисленные скопления ископаемых остатков до-кембрийского периода, обнаруженные до настоящего времени, состоят в основном из таких организмов, как радиолярии и ракообразные; все это организмы, стоящие на эволюционной лестнице выше, нежели та гипотетическая первичная популяция протобактерий. К счастью, недавно были обнаружены ископаемые остатки некоторых очень древних микроорганизмов докембрийского периода, напоминающих сине-зеленые водоросли и бактерии. Мы еще поговорим подробно об этих замечательных находках.
Итак, ясно, что определение абсолютного возраста возможно лишь в том случае, если:
1) существуют сохранившиеся следы некоего кумулятивного геологического или биологического процесса, который может быть либо периодическим, либо постоянным;
2) соответствующий зависящий от времени процесс наблюдается и в настоящее время, причем его абсолютная скорость поддается измерению.
Методы датировки, основанные на циклических процессах, период которых равен одному году, позволяют определять максимальный возраст, исчисляемый величинами порядка нескольких тысячелетий. Методы, основанные на очень медленных, кумулятивных геологических процессах, охватывают промежутки времени, исчисляемые сотнями тысяч лет, по и это все еще не отражает огромного возраста Земли.
Далее, мы уже подчеркивали, что для многих классических ископаемых остатков была установлена относительная хронология путем сопоставления соответствующих слоев, находящихся в далеко отстоящих друг от друга географических точках. Надежное определение абсолютного возраста для нескольких ключевых пунктов глобальной геологической шкалы, таких, как рубежи каждой из больших эпох, позволило бы составить абсолютную временную шкалу для значительной части существовавших в прошлом форм земной жизни. Для этого необходимо воспользоваться недавно разработанным весьма сложным методом радиоактивной датировки. Кумулятивный, зависящий от времени процесс, на котором основан этот метод, представляет собой распад некоторых нестабильных атомных ядер с большим периодом полураспада, входящих в состав земных пород. В последующих разделах мы более подробно обсудим, каким образом с помощью "радиоактивных часов" удается оценить возраст земной жизни и самой Земли.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функции и свойства живого |
|
|
|
|
|
|
|
