На заре жизни. Органический мир докембрия

Рассказ об органическом мире докембрия мы начнем с наиболее древней и многочисленной группы остатков — с водорослевых и бактериальных образований. Они встречены на всех континентах, и не будет преувеличением сказать, что водоросли были основными породообразователями в докембрийское время. Выделяя известь из морской воды, они способствовали накоплению мощных толщ онколитовых и катаграфиевых известняков (значение этих слоев поясним позже) и созданию крупных — иногда до сотен метров — рифоподобных строматолитовых построек.

Сначала рассмотрим сами водорослевые и бактериальные остатки, довольно редко, по сохранившиеся в породах, а затем — постройки и желваки, образующиеся при активном участии водорослей и бактерий.

Основным методом изучения этих остатков является исследование под микроскопом тонких прозрачных пластинок, сделанных из горных пород. Такие пластинки называются шлифами. Шлиф изготавливают так. Тщательно отполированную поверхность плоского камня приклеивают с помощью особой смолы (канадского бальзама) на стекло. Затем начинают на шлифовальном круге стесывать другую сторону камня. Камень становится все тоньше и тоньше, пока на стекле не останется пластинка толщиной всего в несколько сотых долей миллиметра. После этого сверху наклеивают второе стекло. Запечатанную между стеклышками тоненькую прозрачную пластинку камня можно рассматривать под микроскопом при различных увеличениях. Обычные оптические микроскопы дают увеличения до 1500–2000 раз. Более крупное увеличение — до нескольких десятков тысяч раз — можно получить с помощью электронного микроскопа. Правда, там изучаются не прозрачные шлифы, а особым образом подготовленные препараты.

Другим важным методом изучения органических остатков является извлечение их из горных пород с помощью различных химических веществ. Многие растительные остатки покрыты снаружи тонкой пленочкой кутина — высокополимерного вещества, хорошо сохраняющегося в породах и выдерживающего воздействие самых крепких реактивов. Поэтому образцы горных пород растворяют в кислотах — от слабой уксусной до концентрированной соляной или плавиковой. Этот процесс называется мацерацией. Осадок, остающийся после растворения образцов, разделяют в так называемых тяжелых жидкостях, имеющих удельный вес 2–2,2. Более тяжелые кусочки минералов тонут, а более легкие органические остатки всплывают. Их тоже изучают под микроскопом.

Из древнейших водорослеподобных и бактериеподобных остатков лучше всего изучены микроскопические образования, найденные в Канаде, на северном берегу озера Верхнего в черных кремнистых сланцах формации Ганфлинт, относимых к среднему протерозою. Абсолютный возраст пород, среди которых встречены микроорганизмы, равен 1900±200 млн. лет. В нижней части формации расположен водорослевый горизонт. Древние водоросли откладывали известь и связывали своими нитями выпадающий осадок. Потом водоросли умирали, и на поверхности, которую занимала водорослевая колония, оставалась тонкая корочка известкового вещества. Эта корочка состоит как бы из двух слоев, связанных друг с другом. Нижняя часть более светлая, а слагающий ее известняк состоит из более крупных зерен. Предполагают, что такие слои формировались весной и летом, когда существовали очень благоприятные условия для роста водорослей. Осенью и особенно зимой рост водорослей прекращался, выделение извести резко сокращалось, и в это время отлагались преимущественно глинистые частицы, оседающие из морской воды на поверхность колонии. Поэтому верхняя часть корочки — обычно более темная, глинистая и тонкозернистая. Затем с наступлением повой весны все повторялось сначала. В других случаях слоистость определялась чередованием засушливых и дождливых периодов и отвечала циклам продолжительностью в несколько месяцев. Отмечается даже суточная ритмичность, отражающая разницу в росте водорослей днем и в ночное время. Но так или иначе, за десятки, сотни, а может быть, и тысячи лет такие слои, нарастая друг на друга, образуют скорлуповатые постройки, достигающие иногда в высоту нескольких десятков метров. Эти постройки называются строматолитами (от греческих слов, «строматос» — ковер, «литос» — камень).

К сожалению, наблюдать четкие остатки водорослей в строматолитах удается очень редко. Дело в том, что нити синезеленых водорослей не покрывались сплошной известковой корочкой, как это наблюдается, например, у красных, а отлагали мелкие зернышки кальцита в слизистом чехле, окружавшем эти нити. Когда водоросль умирала, нить распадалась и зерна кальцита как бы рассыпались по субстрату.

Но в очень редких случаях остатки водорослей и даже бактерий как бы консервируются на первой или второй стадии этого процесса. В канадских строматолитах таким «консервирующим» веществом являлся кремнезем. Частицы кремня создавали точные слепки с водорослевых и бактериальных организмов. Поэтому в шлифах, изготовленных из строматолитовых кремнистых пород формации Ганфлинт, удается видеть иногда мельчайшие детали формы и внутреннего строения древних микроорганизмов.