Александр Вологдин - Земля и жизнь
Если же рассматривать развитие жизни по группам организмов в нормальном ходе их эволюции, то мы увидим, что каждая из групп проходила свои этапы развития. Появлялись новые формы, вымирала часть старых. Некоторые группы существовали ограниченное время, потомки других живут даже в наше время. Таким образом, "корни жизни" на Земле оказываются весьма многочисленными, представленными действительно наиболее просто построенными, притом преимущественно мельчайшими по размерам организмами. Несомненно, жизнь появилась более 2700 млн. лет назад.
Палеонтологический метод в изучении докембрия
Граница между докембрием и кембрием обычно резко выражена не только по степени вторичных изменений осадочных пород, но и по кажущемуся коренному отличию пород кембрия, отложения которого почти всюду охарактеризованы обильными разнородными остатками беспозвоночных, водорослей и др. Поэтому исследователи всего мира занимаются изучением органических остатков из палеозойских и более поздних отложений. Некоторые исследователи уделяют внимание изучению докембрия, его литологии, петрологии, в еще меньшей степени палеонтологии, несмотря на огромное распространение и мощность его осадочных отложений.
В трансваальской серии докембрия Южной Африки остатки водорослей известны в виде мелких строматолитов и онколитов. Абсолютный возраст, определявшийся Ф. Абельсоном и Э. Баргхорном в институте Карнеги в Вашингтоне, дал цифру около 2600 млн. лет. В отложениях кремнистых сланцев гуронского возраста (2000 млн. лет), в районе оз. Онтарио в Северной Америке Э. Баргхорн нашел хорошо сохранившиеся остатки нитчатых синезеленых водорослей и одноклеточных животных.
Таким образом, жизнь на Земле является очень древней, имеющей возраст порядка 3000 млн. лет или более. Следы древнейшей жизни можно наблюдать в некоторых геологических образованиях докембрия, в виде непосредственных морфологических материалов по конкретным группам организмов и в виде косвенных данных.
Существование жизни на Земле можно проследить в ее проявлениях во времени и в пространстве, т. е. в данном случае в разрезах разновозрастных осадочных горных пород, в их довольно большом разнообразии.
Общеизвестно большое распространение в составе отложений архея и протерозоя нормальноосадочных пород терригенного состава. Учитывая степень дифференциации мелкозема, выделение достаточно хорошо отсортированного материала обломочных пород, в частности песков, превращенных в кварциты, приходится допускать на выступах древнейшей суши развитие почвенного покрова.
Как известно, почвообразование идет интенсивно с дифференциацией минерального вещества лишь при участии почвенных микроорганизмов, роль которых в создании почвенного мелкозема обычно в 20 раз превосходит роль почвенных коллоидов химического происхождения. Поэтому почвообразование, связанное с деятельностью микроорганизмов, является, несомненно, процессом очень древним. В связи с этим наблюдение в составе беломорской серии архея Карелии магнетитовых сланцев и кварцитов, первично представляющих собой отложения осадочных железных руд и песчаные отложения, показывает, что они, несомненно, были продуктом развития на смежном выступе суши почвообразовательных процессов с участием почвенных микроорганизмов и железобактерий.
Многими исследователями происхождение тонких морских карбонатных илов рассматривается в связи с жизнедеятельностью некоторых специфических морских бактерий, в частности из группы денитрифицирующих.
Процесс денитрификации водной среды при участии бактерий обусловлен в природе наличием нитратов, усвояемого органического вещества, анаэробных (бескислородных) условий и нейтральной реакции среды. Представление многих авторов о составе древней атмосферы и гидросферы Земли сводится к признанию большой роли там свободного водорода, метана, углекислоты и аммиака. Благодаря высокой растворимости аммиак должен был легко переходить в раствор, чтобы обеспечить развитие денитрифицирующих микроорганизмов, продуктами жизнедеятельности которых могли .быть иловые карбонатные отложения, с превращением их в известняки, доломитизированные известняки (в порядке замещения кальция осадка магнием раствора) и доломиты. Лишь образование магнезитов можно отнести к процессам химического характера, происходившим и происходящим в условиях выпаривания морских вод полузамкнутых лагун.
Наличие кристаллических известняков в беломорской серии архея Карелии Беломорского побережья позволяет предполагать развитие в древнем бассейне соответствующих бактериальных процессов, частичным выражением которых могут быть такие породы.
Имеющиеся цифры абсолютного возраста в 2000-2300 млн. лет для архея Беломорья некоторые исследователи склонны считать возрастом метаморфизма архейских пород. Таким образом, процессы древнейшего карбонатного осадконакопления при участии бактерий должны быть признаны здесь весьма древними. В некоторых мраморах архея Кольского полуострова, по наблюдениям автора, между зернами кальцита установлено содержание обуглероженных остатков микротел бактериального размера.
Известно широкое распространение в докембрийских отложениях всего мира пластовых железных руд, горизонтов пиритизированных пород, которые можно связать по условиям их происхождения только с жизнедеятельностью ряда групп микроорганизмов.
Прямые морфологические данные мы можем получить, изучая под микроскопом препараты из железных руд осадочного происхождения. Так, автором остатки железобактерий были установлены в ряде образцов докембрийских железных руд, в частности Кривого Рога, некоторых месторождений докембрия Казахстана и Сибири.
На территории Карелии, характеризующейся широким распространением мощных отложений докембрия, был открыт ряд ценных палеонтологических материалов в трех горизонтах ятулия (среднего протерозоя). Р. В. Бутиным и автором описано много видов водорослей, которые сохранились в виде остатков строматолитов и других карбонатных образований. Это свидетельствует о большом разнообразии ценозов водорослей в бассейнах протерозоя Северо-Запада СССР. С этими открытиями перекликаются открытия остатков строматолитов в слоях серии Хяохе Северного Китая, которые по возрасту относятся также к среднему протерозою. Наряду с местной и временной жизнедеятельностью синезеленых водорослей, в меньшей степени красных водорослей, сыгравших местами роль крупных геологических деятелей, имело место отложение карбонатных илов, что осуществлялось, по-видимому, при участии денитрифицирующих микроорганизмов.
В ятулии Карелии открыто большое разнообразие проблематических образований, предположительно отнесенных к водорослям или остаткам ряда групп беспозвоночных животных. Не подлежит сомнению, что теперь весь протерозой становится объектом биостратиграфических и палеонтологических исследований. Выделена группа образований, которые можно условно принять за остатки водорослей из группы багрянок - кораллинаией. Некоторые из них отличаются необычайно крупными размерами клеток (?). Возможно, подобные водоросли, описанные из мезозоя, не являются самыми древними на Земле, как это предполагалось. Известны также находки одноосных кремневых спикул губок, остатки радиолярий и др.
Более поздние докембрийские отложения (верхний протерозой - синий, иотний и гиперборей, овруч, бавлы, альгонкий, рифей и др.) богаче остатками организмов, особенно синезеленых и красных водорослей. Так, автором описано более 200 видов водорослей среднепротерозойского и позднепротерозойского (синийского) возраста из отложений Карелии, Средней и Восточной Сибири и Дальнего Востока, а также из отложений КНР, которые он отнес к 80 родам и 20 семействам.
Морфология клеточных колоний, общий, местами хорошо сохранившийся вид талломов, скопления остаточного органического вещества в породе нередко оказываются близкими к современным. Между тем преобладающая часть форм очень своеобразна и потому является хорошим опорным материалом для корреляции вмещающих отложений. Из сотен горизонтов с остатками водорослей пока выявлено в верхнем протерозое до 40, характеризующихся наиболее хорошей сохранностью форм. В среднем протерозое (ятулии) Карелии Р. В. Бутин выявил три водорослевых горизонта.
Установлены случаи дальней миграции некоторых водорослей древнее протерозойского возраста, например: северная часть КНР - Оленекское поднятие, северная часть Сибирской платформы - Кольский полуостров (о-в Кильдин), Енисейский кряж - Восточное Верхоянье и т. д. Таким образом, выявлены возможности открытия остатков древнейших водорослей в отложениях докембрия как нормального палеонтологического материала. Впрочем, поиски его часто еще не являются систематическими. Открытие их чаще носит случайный характер.
