ЛЕТОПИСЬ ЖИЗНИ

АРХИВ ПРИРОДЫ

Мы узнали, как могла возникнуть жизнь. Но что было дальше, какими путями пошло ее развитие и как возник тот разнообразный растительный и животный мир, который сейчас существует на Земле? По неполным подсчетам, сейчас на Земле существует более миллиона видов животных и более пятисот тысяч видов растений. Кроме того, известно громадное количество ископаемых организмов.
Изучение истории человеческого общества, народов, государств возможно лишь на основе исторических документов. Где отсутствуют документы, исторические данные, там нет научного исследования. Изучение истории животного и растительного миров, очевидно, тоже нуждается в исторических документах. Эти документы, конечно, сильно отличаются от тех, по которым познается история человечества. Для ученого, изучающего историю Земли, архивом жизни являются земные недра, в которых сохранились документы прошлого Земли и жизни на ней. В земных пластах можно найти окаменевшие следы, которые показывают, что происходило на этом месте тысячи или миллионы лет назад. Ученые читают беспристрастные записи на лике Земли. Следы капель дождя и волн, работу ветров и льда. Они восстанавливают моря, реки, болота, озера и пустыни прошлого. На поверхности Земли все время происходят изменения. Земная кора колеблется, в одних местах понижаясь, в других поднимаясь. Поэтому изменяются очертания морей, океанов и суши. В одних местах происходит разрушение пластов земной коры, в других, наоборот, образуются толщи осадков. И, наконец, — и это самое важное — в пластах сохранились остатки живых существ, обитавших в давно прошедшие времена. Палеонтология ставит своей задачей выявить историю растений и животных. Благодаря ей мы можем составить ясное представление о тех обитателях Земли, которые жили до появления человека. В течение миллионов лет бесчисленное множество организмов исчезло с лица Земли. Большинство из них сгнило, не оставив никаких следов в земных пластах. Другие сохранились в виде ископаемых остатков, причем некоторые очень хорошо, так что мы можем детально изучить их строение и восстановить образ жизни и условия, в которых они жили.
О значении палеонтологии для изучения истории жизни более 100 лет назад образно писал А. И. Герцен:
«Мир прошедший, покорный мощному голосу науки, поднимается из могилы свидетельствовать о переворотах, сопровождавших развитие поверхности земного шара; почва, на которой мы живем, эта надгробная доска жизни миновавшей, становится как бы прозрачною; каменные склепы раскрылись; внутренности скал не спасли хранимого ими. Мало того, что полуистлевшие, полуокаменелые остовы обрастают снова плотью, палеонтология стремится раскрыть закон соотношения между геологическими эпохами и полным органическим населением их»¹.

Таким образом, пласты земной коры — это архив прошлой жизни и найти его можно везде. Мы видим его по обрывам рек и морей, в каменоломнях и шахтах, и, наконец, лучше всего он открывает перед нами свои сокровища, когда мы специально ведем раскопки ископаемых растений и животных. Советский палеонтолог профессор И. А. Ефремов в последние годы детально разработал учение о сохранении в ископаемом состоянии организмов далекого прошлого, назвав эту отрасль палеонтологии тафономией (учение о захоронении) от греческих слов «тафо» — могила, захоронение, и «номос» — закон.
Как же и в каком виде доходят до нас остатки организмов прошлого? Это происходит по-разному. Прежде всего ископаемые не всегда бывают окаменелостями, как принято считать. Встречаются остатки растений и животных, особенно недавно живших, которые незначительно изменились. О таких случаях мы потом расскажем. Обычно же и растения и животные очень редко сохраняются в полном своем виде. Чаще всего находят отдельные их части: скелеты, кости, зубы, раковины, куски стеблей, листья и т. п.
Изредка встречаются окаменевшие мягкие ткани животных — кожа, мышцы или сухожилия. О бесскелетных животных, например медузах, мы можем судить лишь по отпечаткам их тел. Могут также сохраняться следы ползания, хождения и т. д.

Как же происходит окаменевание? Воздух, вода, микроорганизмы — основные разрушители животных и растений, в которых жизненные процессы прекратились. Упавшее дерево или лист, умершее на открытом месте дикое животное, например птица или заяц, под влиянием дождя, ветра, химических воздействий окружающих веществ, в особенности кислорода и микробов, в скором времени уничтожаются. Их органическое вещество распадается на составные элементы, которые уходят в окружающую их среду. Следовательно, после смерти организма тело его, как правило, быстро сгнивает.
Представим себе, что лист упал в озеро или тихий залив реки. Он опускается на дно и покрывается гравием, илом или песком. На песчаном грунте или толще гравия лист вряд ли сохранится, так как эти грунты пористы и легко пропускают воду. А в воде растворен воздух, поэтому она содействует разрушению растительных и животных веществ. Если же лист попадет в тонкий ил, который покроет его сверху, он может сделаться ископаемым. С течением времени рыхлый ил затвердеет и превратится в глину, в которой останется тонкий отпечаток листа. Многие тысячелетия остатки организмов будут сохранять первоначальный вид или только слегка изменятся. В обычном каменном угле, представляющем большие скопления остатков растительности далекого прошлого, растения под давлением лежащих выше слоев и под влиянием различных химических процессов обуглились.
Раковины, кости и другие твердые части животных имеют больше шансов на сохранение, чем листья, насекомые и остатки организмов со слабым скелетом.

В разных слоях Земли находят разное количество ископаемых. Бывают слои, в которых их совсем нет, а других они встречаются изредка, и есть слои, переполненные остатками организмов. Такие слои можно сравнить с огромными кладбищами. Эти кладбища почти всегда «водные», то есть они образовались на дне рек, озер, морских побережий. Организмы, попадавшие в захоронения таких «кладбищ», или жили в воде, или попали туда после смерти. Чаще всего встречаются разнообразные водоросли, раковины, скелеты кораллов, кости позвоночных животных.
Известняк, мел и другие осадочные породы, образовавшиеся на дне морей, по сути представляют собой спрессованные, сцементированные скопления остатков различных, преимущественно мелких, морских организмов. Из таких горных пород, образованных в основном раковинами морских животных, построены, например, египетские пирамиды, а также многие здания городов Одессы, Каира, Севастополя и многих других.
Очень редко ученые находят скелеты или их части в естественном положении. Чаще части скелета разрознены: череп сломан или раздроблен, кости ног, ребер перемешаны, зубы выпали из челюстей. Чтобы понять, почему так происходит, надо представить себе, как идет разложение трупа животного после его смерти. Если животное пало в лесу, в поле, его труп вскоре загнивает, все мягкие части уничтожаются мелкими и крупными падалеедами. Кости белеют на солнце, становятся хрупкими и превращаются в пыль. От животного не остается и следа. То же происходит и в пустынной местности, хотя гниение трупа и разрушение костей идет медленнее и кости могут сохраниться дольше. До нас дошли остатки некоторых животных, погребенных под песками пустынь и сухих степей. Чаще и лучше всего кости, так же как и другие части организмов, сохраняются, как мы уже говорили, в воде, на дне различных водоемов. Это происходит обычно так. Падая на дно, животные начинают разлагаться, в них накапливаются газы, вспучивающие труп, который всплывает. Плавающий по воде труп постепенно распадается, разваливается на куски, которые скапливаются и захороняются в местах, куда их сносит течение. Если же труп выкинут на берег, то он быстро сгнивает, частично уничтожаясь трупоедами. Но иногда труп животного или часть его «удачно» попадает на дно и окаменевает, претерпев много изменений, в том числе химических.
Во время массовой гибели при стихийных бедствиях скапливается множество погибших животных, которые в дальнейшем окаменевают.
Значительные скопления цельных скелетов и отдельных костей разыскиваются «охотниками за ископаемыми» — палеонтологами — и раскапываются ими. К настоящему времени палеонтологи открыли много таких крупных местонахождений ископаемых животных в различных местах Земли, относящихся к различной геологической давности. Много их найдено и на территории нашей страны. Замечательное «кладбище» древних земноводных и пресмыкающихся, живших около 200 миллионов лет назад, было обнаружено в 1897 году на берегу Северной Двины профессором В. П. Амалицким. Отложения, в которых найдены кости, представляют осадки одного из рукавов обширной дельты реки, протекавшей на месте Северной Двины в верхнепермскую эпоху. В более тихих широких руслах отлагались глинистые осадки, в более быстрых протоках — песчаные слои. Сюда сносились трупы и кости наземных животных, ветви и листья растений. Вокруг костей песок уплотнялся, образовав конкреции, или стяжения, крепкого песчаника, охватывавшего кости, как футляром. В течение почти 20 лет вел В. П. Амалицкий раскопки открытого им кладбища и примерно столько же лет велась препаровка — очистка от породы — костных остатков. Добытая таким образом коллекция древних четвероногих обитателей Земли, состоящая из двадцати полных или почти полных скелетов, многих черепов, костей различных пресмыкающихся и земноводных, составляет ценную галерею Палеонтологического музея Академии наук СССР в Москве. Много ископаемых животных находят исследователи на территории Молдавии, южной Украины, Кавказа, Казахстана; там обнаружено много местонахождений ископаемых млекопитающих, о которых мы будем далее говорить.

Раскопки на реке Иртыше у г. Павлодара. «Кладбище»
носорогов, жираф и других млекопитающих
в третичных отложениях

На просторах Центральной Азии в прошлые геологические эпохи происходило развитие разнообразных позвоночных животных. Начиная с середины мезозойской эры и до наших дней, то есть в течение почти 150 миллионов лет, эта область земного шара не покрывалась морем и была местом накопления осадков. В громадных озерах и реках древней центральноазиатской суши отлагались илистые, песчано-глинистые и другие осадки, превращавшиеся со временем в глины, песчаники, конгломераты. В эти осадки попадали трупы животных, окаменевшие скелеты, которые сохранились на многие миллионы лет. В настоящее время осадочные толщи, содержавшие остатки организмов, подвергаются размыву реками, потоками и стали вскрытыми, рассеченными на различную глубину. Поэтому в Центральной Азии, особенно в пустыне Гоби и прилегающих районах, есть много местонахождений ископаемых позвоночных. Уже сейчас там раскопано много удивительных пресмыкающихся: динозавров, различных древних млекопитающих и других животных и растений.
В заключение остановимся на редких случаях сохранения цельных трупов и мягких частей животных. Цельные трупы животных сохранялись лишь тогда, когда они оказывались либо вмерзшими в лед, либо покрытыми нефтью, солью, смолой, вулканическими извержениями, то есть при полном отсутствии доступа воздуха и воды, или с помощью так называемой сухой мумификации.
Трупы мамонтов, покрытых шерстью носорогов, бизонов и других зверей, населявших Европу, Северную Азию и Америку несколько десятков и сотен тысяч лет назад, в эпоху великого похолодания, обычно подвергались процессу гниения, и от них сохранялись иногда лишь окаменелые кости. В Сибири многочисленные трупы мамонтов, носорогов иногда замораживались, и таким образом некоторые из них дошли до нас. Срываясь с крутых обрывов рек и проваливаясь в прибрежный ил, труп животного быстро окутывался слоем льда и замораживался. Так, например, сохранился труп мамонта, найденный в 1901 году на реке Березовке (притоке Колымы) и привезенный затем в Петербург. Чучело этого мамонта, а также отдельные его органы хранятся до наших дней в Зоологическом музее Академии наук СССР в Ленинграде. Сохранившиеся во льду трупы мамонтов и волосатых носорогов всегда покрыты длинной и густой шерстью красновато-коричневатого цвета. Сохранились глаза, язык, мышцы и даже содержимое желудка и пища, застрявшая между зубами. Это позволило установить, что мамонты питались хвоей, молодыми побегами и листьями ивы, березы и т. п. Даже мясо таких замороженных тысячелетиями животных не испортилось и хорошо поедается волками, лисицами.

Чучело мамонта в Зоологическом музее Академии
наук СССР в Ленинграде

Чучело волосатого носорога из отложений
озекерита в Старуни

В 1907 году в Старуни (ныне Станиславская область УССР) был обнаружен прекрасно сохранившийся труп молодого носорога, заключенный в горный воск (озекерит). Еще ранее в Америке близ города Лос-Анжелоса в Калифорнии в старинном высохшем болоте, где добывали асфальт, обнаружили громадное скопление костей и трупов животных, которые там уже давно не живут.
В 1938 году в Бинагады близ Баку в залежах битума (натеки окислившейся нефти) обнаружено громадное «кладбище» животных и растений четвертичного периода. В результате многолетних раскопок здесь добыты многочисленные остатки носорогов, диких лошадей, быков, кабанов, благородных оленей, пещерных медведей, львов, гиен, волков, различных грызунов, разнообразных птиц, насекомых и растительности.
Условия захоронения на Бинагадинском «кладбище» сходны с условиями известного «кладбища» Ранчо ля Бреа в Калифорнии. На поверхность асфальтового озера попадали птицы, грызуны, насекомые; прилипнув к нефти, они не могли оттуда выбраться и погибали. Истомленные жаждой приходили из степи различные травоядные звери, которые также гибли, увязая в асфальте. Их трупы привлекали хищников, которых постигала такая же судьба.
Так образовался богатейший естественный музей, который позволяет нам нарисовать картину жизни среднечетвертичного времени на Апшеронском полуострове.
В местностях с очень сухим и жарким климатом, как, например, в больших африканских пустынях, встречаются нередко ссохшиеся трупы животных, у которых хорошо сохранились кожа, остатки мышц и пр. Так сохранились и человеческие трупы без принятия каких-либо специальных мер в Египте, средиземноморских странах и других местах, где были благоприятные условия для образования мумий.
За последние годы также были открыты ископаемые мумии животных. Известны мумии гигантских ленивцев из Южной Америки, динозавров из Северной Америки и других животных.
Известны прекрасно сохранившиеся остатки и других древних животных: медуз, насекомых, птиц с перьями, летающих ящеров и т. д.
Интересный материал для изучения сохранения ископаемых остатков дают известные пещеры Киево-Печерской лавры. Первые пещеры там были вырыты людьми 15—20 тысяч лет назад для жилья. В середине XI века в районе двух больших пещер был основан Печерский монастырь. С древнейших времен и до середины XVII века пещеры были кладбищем. Среди погребенных в пещерах покойников некоторые, захороненные в более благоприятных условиях, высохли без гниения, мумифицировались. В 1643 году мумифицированные трупы были названы «святыми мощами», потому, что считались останками «святых». Впоследствии число их значительно увеличилось. Хотя в 1939 году специальной комиссией из археологов, антропологов, историков выяснено, что многие мощи — фальшивые и что в некоторых гробницах вовсе отсутствуют высохшие тела, все же были обнаружены и мумии. Как это объяснить?
Высыхание трупов без разложения, иногда наблюдающееся в природе, — естественное явление. Оно происходит там, где нет гнилостных бактерий — главных виновников гниения. Они не размножаются в условиях постоянной температуры, сухого воздуха, в мягких, пористых осадках. Именно такие условия и наблюдаются в лаврских пещерах: температура в них зимой и летом почти одинакова — 10—12 градусов тепла, мощные слои пористых лёссовых грунтов гигроскопичны, хорошо обеспечивают сухость и циркуляцию воздуха. Вот почему часть погребенных тел высохла, мумифицировалась. И это природное явление было искусно выдано духовенством за «божье чудо» и использовано для поддержания религии, для обмана народных масс.
Подобные естественные мумификации человеческих трупов известны в катакомбах Гванахванто в Мексике, в Риме и ряде других мест, где хорошо сохранилось множество высохших тел умерших.
Мы познакомились с главнейшими путями образования и сохранения палеонтологических памятников. Большинство исторических документов животного и растительного миров было уничтожено теми же силами, которые беспрерывно действуют на Земле, разрушая и сглаживая поверхности материков.
Имеющиеся в нашем распоряжении документы неполны. Они представляют лишь бесконечно малую долю того, что уже уничтожено и что еще скрыто в недрах Земли. Многое, к сожалению, уничтожено и людьми, недооценивающими этих документов. Но и то, что сохранилось, вместе со знанием и пониманием разнообразного мира ныне живущих растений и животных дает нам очень много для изучения истории жизни на Земле.

МЕТОДЫ НАУКИ

Итак, в недрах Земли сохранились остатки животных и растений прошлого. По этим остаткам мы можем сказать, что это были за существа, где и как они жили, каков был их облик. Более того, мы можем говорить, как и почему они изменялись, как происходило развитие жизни на Земле и как изменялась сама Земля в течение тысяч и миллионов лет.
Представьте себе, что геолог находит в земных слоях, например в подмосковном известняке, остатки кораллов. О чем же говорит эта находка? Во-первых, о том, что на территории Подмосковья было прежде море, а не суша. Во-вторых, климат был более теплым, чем теперь. В-третьих, море было мелководное, так как кораллы не живут на большой глубине. В-четвертых, море было весьма соленым, так как в опресненных морях кораллов обычно мало. Хорошо изучив строение кораллов, можно сделать и другие выводы.
Так остатки организмов дают возможность восстанавливать прошлое Земли. Очень важно и практическое значение палеонтологии. Ископаемые организмы дают возможность устанавливать относительную хронологию земной коры, географию древней Земли, что позволяет ориентироваться не только в истории Земли, но и в поисках полезных ископаемых и в первую очередь угля, нефти, некоторых стройматериалов, руд и т. п. Но можно ли по разрозненным остаткам организмов восстановить их вид, строение, образ жизни и даже историю? На первый взгляд кажется, что ответить на подобные вопросы невозможно, а значит, невозможно и восстановить прошлую жизнь.
Но, оказывается, это не так.
Мы можем сейчас по скелету и другим сохранившимся частям животного (кожа, мускулы, некоторые части внутренностей) восстановить не только его облик, но и образ жизни. Даже по части скелета (черепу, челюсти, костям ног) позвоночного животного многое можно рассказать о его строении, образе жизни, а также о ближайших родственниках, как среди ископаемых, так и современных. Для этой цели есть различные методы.
В начале прошлого столетия выдающийся французский естествоиспытатель Жорж Кювье (1769—1832) своими трудами положил начало палеонтологии и сравнительной анатомии.
Следует отметить, что еще в 1714 году, задолго до открытия официального основателя палеонтологии Кювье, Петр I при создании Кунсткамеры, из которой развились все естественно-исторические музеи Академии наук, издал указ об организации сбора в Кунсткамеру различных материалов, способствующих познанию природы, в том числе остатков ископаемых животных. Петр велел выяснить, какому животному принадлежат «Мамонтовы рога» (то есть бивни).
Так начались в России первые палеонтологические сборы.
Рисунки зубов и челюстей мамонта, сделанные в Сибири одним из посланных на обследование помощников Петра, подали Кювье мысль о различиях между современными и ископаемыми животными и толкнули его на изучение ископаемых позвоночных. В 1757—1759 годах М. В. Ломоносов в замечательной работе «О слоях земных» дал в художественной форме картину заключения в янтарь (окаменевшую смолу) насекомых. В чередовании слоев с остатками раковин и с остатками наземных растений он видел смену различных периодов жизни Земли, явления отступания и наступания моря и выдвинул идею об огромной длительности геологических периодов.
Одно из основных выдвинутых Кювье положений гласит, что организм представляет собой связное целое, в котором отдельные органы не могут меняться, не вызывая изменения других.
Это положение можно подтвердить многими примерами. Ограничимся одним: у слона есть хобот, с помощью которого он достает с земли и деревьев пищу, и очень короткая шея. Если бы хобота не было, то для того чтобы доставать землю, а стало быть, иметь возможность существовать, должно было произойти удлинение шеи, что и наблюдается у многих копытных млекопитающих.
Другой основной метод назван Кювье «законом соотношений органов». Приведем примеры, поясняющие его.
Хищные млекопитающие имеют на ногах когти, а травоядные — копыта. У обеих групп этих животных разный тип строения черепа, зубов, каждой отдельной кости скелета. Хорошей иллюстрацией этого закона соотношений служит следующий забавный анекдот. Один из учеников Кювье, желая его напугать, нарядился диким зверем и забрался к нему в спальню. Подойдя к кровати, он произнес глухим голосом: «Кювье, Кювье, я пришел съесть тебя!» Кювье увидел какое-то страшное животное, но с рогами и копытами, и заметил: «Как! Рога, копыта... Травоядное... Ну, ты не съешь меня». Зная строение, например, зубов, которые часто встречаются в ископаемом виде, можно представить строение челюстей, черепа, конечностей, желудка и т. д.
Немецкий поэт Гете, который был и выдающимся натуралистом, выразил этот закон так: «Ни у одного животного, верхняя челюсть которого вся усажена зубами, нет на лбу рогов. Мать-природа бессильна создать рогатого льва». Кювье достиг большого искусства в реставрировании животных по отдельным частям скелета. Это дало возможность составить более или менее отчетливое представление не только о внешнем облике вымерших животных, но даже о внутреннем строении, образе жизни и среде, в которой они обитали.
В 70-х годах прошлого века выдающимся русским палеонтологом-дарвинистом Владимиром Онуфриевичем Ковалевским был основан эволюционный палеобиологический метод изучения истории развития животного и растительного мира в связи с изменением среды.
В чем суть этого метода изучения истории организмов?
В. О. Ковалевский, изучая остатки (кости, скелеты), восстанавливал мускулатуру и весь облик вымершего животного. Сравнивая родственных животных, живших в разное время и в различных условиях, Ковалевский устанавливал причины, вызвавшие то или иное изменение строения организма, происхождение одних групп животных от других.
Ковалевским, например, было твердо установлено, что широкое распространение степей, начавшееся несколько миллионов лет назад, привело к изменению пищи, а следовательно, зубов, черепа, конечностей и других органов у животных, питавшихся травой.
Облик ископаемого животного, особенно позвоночного, может восстанавливаться довольно детально. По скелету, форме и мощности отдельных костей (по характеру мест прикрепления мышц) восстанавливается мускулатура. По сохранившимся черепам и отливам их внутренних полостей можно превосходно изучать внешнюю форму мозга.
Так, существуют особые отрасли палеонтологии, как, например, палеомиология, изучающая мускулатуру, и палеоневрология, изучающая нервную систему ископаемых животных. На рисунке дан пример детального восстановления облика древнего гигантского ископаемого носорога.
Насколько детально может быть восстановлен облик ископаемого животного и человека, показывают работы советского антрополога М. М. Герасимова: он восстанавливает по черепу даже человеческое лицо с портретной точностью¹.

Тщательное изучение остатков ископаемых организмов животных и растений, а также геологии и палеографии позволяет восстанавливать ландшафт и среду их обитания. При этом изучают причины возникновения, распространения и вымирания каждой группы организмов. Другими словами, ископаемые организмы рассматриваются исторически и биологически, насколько это возможно, во мраке прошлого.
Таким образом, палеонтологический путь изучения истории организмов по В О. Ковалевскому вкратце таков: детальное изучение строения организмов, восстановление среды (как по строению самого организма, так и по данным геологии) и далее выяснение истории данной группы организмов и ее закономерностей.
Но эта история должна быть исследована как можно точнее и подробнее. Известно, что в индивидуальном развитии современных организмов повторяются некоторые черты далеких предков. Поэтому изучение индивидуального развития, а также сравнительное изучение строения современных животных помогают изучать историю жизни.
Вообще изучение всей «лестницы живых существ» от амебы до человека, от бактерии и водоросли до высших цветковых растений необходимо для восстановления истории жизни. Всестороннему изучению развития жизни на Земле помогает физиология, биохимия, гистология, даже биофизика и геохимия. Таким образом, в настоящее время история жизни на Земле изучается самыми различными методами, большим комплексом самых различных наук. Среди них особое место занимают сравнительная анатомия и эмбриология, поэтому мы подробнее познакомимся с данными этих наук.
Сравнительная анатомия располагает животных в определенные ряды от простого к сложному, изучая, сравнивая сходные и соответствующие друг другу органы. Оказывается, например, что все органы позвоночных (рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) построены как бы по одному плану. Возьмем для примера хотя бы строение передней конечности наземных позвоночных. На первый взгляд, все они весьма различны.

Однако сравнительно-анатомическое изучение убеждает нас в наличии одного плана строения. У всех этих животных имеется плечевая кость, причленяющаяся одним концом к лопатке, другим к лучевой и локтевой костям. Эти последние могут быть слиты друг с другом или одна из них уменьшена, но все-таки они есть у всех. Никаких других костей в этом отделе конечности нет. Далее, к лучевой и локтевой костям причленяется группа мелких косточек, образующих место сгиба, затем идут кости пясти и пальцев, число которых не одинаково, но в основе равно пяти. Таким образом, несмотря на бросающееся в глаза большое своеобразие каждой конечности, все они имеют единый план строения.
Изучение других частей скелета и всех остальных органов показывает то же самое. Не посвященному в сравнительную анатомию мозг человека кажется совершенно несравнимым с мозгом рыбы или ящерицы. Мозг их резко различен по форме, величине и расчлененности, но мы везде находим большие полушария, продолговатый мозг, средний мозг, мозжечок, всюду есть сходные по положению внутренние полости (или желудочки).
Надо отметить, что в деталях строения мы всегда наблюдаем отличия. Как правило, все органы рыб устроены проще, чем у земноводных, над которыми в свою очередь по степени сложности стоят пресмыкающиеся, а далее птицы и млекопитающие. Таким образом, данные сравнительной анатомии позволяют говорить о «низших» позвоночных (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся) и «высших» (птицы, млекопитающие) и о том, что «высшие» произошли от «низших». Палеонтология окончательно убеждает нас в правильности этого. Первыми позвоночными на земле были рыбы, от них возникли земноводные. Последних вытеснили пресмыкающиеся, давшие начало первым птицам и млекопитающим.
Этот взгляд имеет основательную опору в эмбриологии. Одно из основных ее положений гласит: онтогения (развитие индивида) кратко, в общих чертах, повторяет филогению (далекую родословную данного вида или группы организмов). Это нельзя понимать буквально. Зародыш птицы внешне совсем не похож на ящерицу, а зародыш человека — на обезьяну, но зародыши их сходны между собой.
Хотя мы знаем теперь, что птицы произошли от небольших ящерецевидных пресмыкающихся, а человек — от особого рода человекообразных обезьян, мы наблюдаем у куриного зародыша пальцы на передних конечностях, а тело зародыша человека на определенной стадии развития имеет волосяной покров. В развитии зародыша каждого животного можно наблюдать массу признаков, особенностей, которые в какой-то степени напоминают таковые его далеких предков. Не странно ли, в самом деле, что зародыш птицы или даже человека имеет жаберные щели! С точки зрения теории развития этот факт легко объясним: в строении и особенно в индивидуальном развитии каждого организма отражены черты его исторического развития. Замечательные исследования русских биологов А. О. Ковалевского и И. И. Мечникова по эмбриональному развитию некоторых беспозвоночных животных и низших хордовых, о которых рассказывается в последующих главах, позволили выяснить происхождение позвоночных животных.
Так данные различных наук позволяют нам восстанавливать историю жизни на Земле, законы ее развития.

КАЛЕНДАРЬ ИСТОРИИ ЗЕМЛИ И ЖИЗНИ

Все познается в сравнении и во времени. Человек хорошо чувствует, понимает время, которым он измеряет свою жизнь, ее этапы. Поэтому мы легко догадываемся о возрасте какого-либо человека, определяя его по внешности. Возраст лошади или другого млекопитающего животного легко определить по зубам, а дерева — по толщине его ствола или по годовым кольцам роста. Мы приняли за единицу времени год — время обращения Земли вокруг Солнца — и сутки — время обращения Земли вокруг своей оси.
Гораздо труднее представить и определить большие отрезки времени: тысячелетия, миллионы и миллиарды лет, бесконечность.
Измерение возраста далекого прошлого очень важно для понимания: истории нашей планеты, развития жизни на ней, истории человека и человеческого общества, а также для решения практических задач при поисках полезных ископаемых.
Несравненно труднее и задача определения таких длительных отрезков времени. Однако современные достижения науки, как в точности, так и в расширении интервалов измерения времени, огромны.
С помощью различных методов сейчас измеряют время от миллиардных долей секунды до миллиардов лет. Следует сказать, что уже более 200 лет назад ученые пытались разрешить задачу о возрасте Земли, о длительности различных геологических эпох. Эти решения, несмотря на их неточность, весьма любопытны, и поэтому мы вкратце на них остановимся.
В 1715 году английский ученый Галлей пытался определить возраст Земли с помощью «солевого» метода, заключавшегося в следующем.
Первобытные океаны и моря были пресными. Теперь они имеют соленость в среднем около 35%о (промилле), или 3,5%, то есть в 100 граммах воды растворено 3,5 грамма различных солей. Откуда же появились в них соли? Очевидно, реки и другие воды материков, вымывая из горных пород соль, растворяют ее в своей воде и приносят в моря и океаны. Там вода все время испаряется, а на ее место реки приносят новую воду, все более и более засолоняясь.
Каждый год реки приносят в море 2735 миллионов тонн соли. По подсчетам академика А. Е. Ферсмана, только в воде морей и океанов растворено ее около 20 миллионов кубометров. Эта соль могла бы покрыть всю европейскую часть нашей страны слоем толщиной в 4—5 километров. Было подсчитано, сколько соли приносят реки за год, сколько ее всего растворено в водах океанов и морей, и затем подсчитано время, в течение которого реки могли нанести в океан такое количество соли.
Возраст земной коры получился равным 90—350 миллионам лет.
Однако доверять таким подсчетам нельзя: во-первых, вероятно, первобытные океаны имели некоторую соленость; во-вторых, накопление солей в океане шло неравномерно, и, возможно, что ранее оно шло гораздо медленнее. Кроме того, этим способом мы не можем определить начало, продолжительность тех или иных эр, периодов, эпох.
Ненадежен и другой способ определения геологического времени, которым увлекались в прошлом столетии. Путем измерения толщ осадочных пород и подсчета времени, нужного для их образования, пытались определить возраст Земли. Дело в том, что в морях, озерах образующиеся осадки с течением времени уплотняются, нарастают. Если считать, что толщина осадочных пород Земли равна примерно 100 километрам и что для намывания слоя толщиной в 1 метр требуется от 3 до 10 тысяч лет, то возраст осадочных толщ земной коры оказывается равным 300—1000 миллионов лет. Возраст Земли, разумеется, значительно больше.
Ясно, что подобные методы не дают возможности правильно решить задачу об измерении больших промежутков времени. Только в нашем столетии были открыты более точные часы для отсчета тысячелетий, которые можно назвать «радиоактивными часами». В начале нашего века физиками было открыто, что некоторые вещества на протяжении сравнительно небольшого времени не остаются неизменными, а безостановочно меняются, превращаются в другие вещества. Этот процесс протекает всегда с одной и той же скоростью, независимо от внешних воздействий. Доказано, что даже высокие температуры и давления, имеющиеся в глубинах Земли, обычные химические соединения не влияют на скорость распада радиоактивных элементов, к которым относятся уран, торий, радий, актиний и др. Скорость радиоактивного распада определяется по времени, необходимому для распада половины имевшегося в начале количества элемента. Этот промежуток времени называется периодом полураспада. Определенные и постоянные для каждого радиоактивного элемента скорость распада и длительность периода полураспада, длящиеся миллионы и миллиарды лет, позволяют использовать их для измерения возраста горных пород, в которых они обнаружены.
Радиоактивные методы определения возраста минералов, горных пород основаны на измерении отношений количества радиоактивных веществ и продуктов их распада. Период полураспада радиоактивных веществ точно измерен: период полураспада урана-238 равен 4,498 миллиарда лет, тория-232 — 13,9 миллиарда лет и т. д. Килограмм урана, в каких бы горных породах он ни залегал, через 100 миллионов лет даст 13 граммов свинца и 2 грамма гелия; через 2 миллиарда лет в породе, содержащей 1 килограмм урана, накапливается 225 граммов уранового свинца с атомным весом 206 и 35 граммов гелия. Следовательно, чем больше в горной породе гелия и уранового свинца, тем она и пласт, ее включающий, древнее. Когда мы находим рядом урановый свинец и уран, то, высчитывая их соотношения и зная закономерности распада урана, можно вычислить, сколько миллионов лет лежал уран.
Таков принцип действия «радиоактивных часов» — наиболее надежного в настоящее время средства определения возраста пластов земной коры. Возраст наиболее древних минералов — ураниинитов — из Северной Карелии определен в 1,6 миллиарда лет, а ураниинитов из Манитобы (Канада) в 1,985 миллиарда лет. В Южной Африке возраст наиболее древних горных пород определен в 3500 миллионов лет. Возраст Земли как планеты значительно больше, и в настоящее время он определяется приблизительно в 5—6 миллиардов лет.
Радиоактивный метод измерения больших отрезков времени дает первичную схему шкалы геологического возраста (геохронологическая шкала). Приведенные на таблице (стр. 39) цифры длительности отдельных геологических эр, периодов получены указанным образом. Для проверки радиоактивного метода и уточнения возраста эр и периодов применяются другие методы, дающие в совокупности более надежные результаты. Для наиболее молодых периодов и эпох большое значение имеют астрономический метод, вычисление времени по скорости осадконакопления, о котором говорилось выше, по химическому составу крупных изверженных пород, по биологическим факторам эволюции организмов, то есть путем учета темпов их изменения в определенные отрезки времени, и т. п.
Вот как некоторые ученые-биологи, изучающие развитие жизни на Земле, представляют себе ее возраст.
Академик Л. С. Берг пишет: «Действительно, вряд ли хватит трех-четырех миллиардов лет, для того, чтобы на Земле успела не только зародиться жизнь, но и чтобы она могла дать начало всему тому разнообразию органического мира, какое мы видим в настоящее время. Вспомним, что на эволюцию одного подтипа животных — позвоночных — ушло около полумиллиарда лет. Сколько же требовалось для образования первичных хордовых, для иглокожих, для моллюсков, членистоногих, червей и т. д. Какой промежуток времени употребила природа, чтобы произвести группу одноклеточных организмов, включающих в себя не только несколько типов, но одновременно и животных и растений? Сколько времени нужно было, чтобы из бесформенного комочка живого вещества получил начало первый оформленный организм?»¹

Известный океанолог член-корреспондент Академии наук СССР Л. А. Зенкевич считает, что развитие жизни на Земле длится уже не менее 10 миллиардов лет. Эти представления биологов заставляют считать, что возраст Земли больше, чем сейчас думают.
В последние годы для определения возраста предметов биологического происхождения и содержащих углерод радиохимиками разработаны своеобразные часы, отмеряющие время с помощью радиоактивного углерода. Эти часы служат для отсчета тысячелетий с точностью до нескольких сотен лет. Углерод весьма широко распространен в природе и играет основную роль в органических соединениях. В естественном виде встречается углерод с атомным весом 12 (98,9%), 13 (1,1%) с примесью ничтожного количества радиоактивного углерода с атомным весом 14. Ядро атома углерода 14 неустойчиво, самопроизвольно распадается, образуя атом азота и электрон.
Период полураспада углерода 14 равен 5700 лет.
Следовательно, он сравнительно быстро, через несколько тысяч лет, должен был исчезнуть на Земле. Вернее, его не должно бы быть на ней. Однако он постоянно пополняется: его приносят на Землю космические лучи. При прохождении их через земную атмосферу небольшая часть азота воздуха превращается в радиоактивный углерод 14.
Далее он соединяется с кислородом воздуха, окисляясь до углекислого газа. Вместе с обычным углекислым газом он участвует в круговороте веществ на Земле, поглощаясь растениями, животными, попадая в почву, в воду вместе с солями, и т. д.
В теле растения и животного углерод содержится как стабильный, так и радиоактивный, причем количество его в живом организме такое же, как и в атмосфере, а также в веществах, имеющих в своем составе углерод.
После гибели организма количество радиоуглерода убывает в соответствии с периодом его полураспада.
Через 5700 лет его останется 50%, через 11400 — 25% и т. д. Чем древнее образец, тем меньше в нем радиоактивного углерода.
Измерение радиоактивного излучения углерода 14 и других радиоактивных веществ производится так называемыми счетчиками элементарных частиц (счетчик Гейгера и др.). Чувствительность таких счетчиков велика, — они отмечают каждый акт радиоактивного распада. Так определяется возраст остатков растений, костей раковин, насчитывающих до 20—30 тысяч лет. В образцах, возраст которых более 100 тысяч лет, его почти не содержится.
Радиоуглеродным методом был определен возраст многочисленных и разнообразных археологических и палеонтологических находок. Возраст необугленных зерен пшеницы и ячменя, найденных в Египте, оказался равным 6095±250 лет. В Палестине, в Мертвом море, были найдены свитки библии; радиоуглеродным анализом было определено, что они насчитывают 1917±200 лет.
В 1951 году на Таймыре в замороженном грунте была найдена часть трупа мамонта. Определение возраста по относительному содержанию радиоуглерода в сухожилиях мамонта показало, что он пролежал в вековой мерзлоте Таймыра около 12 тысяч лет.
Все методы, о которых здесь говорилось, уже сейчас дают представление о возрасте Земли, длительности отдельных периодов, эпох развития жизни на ней. И нет сомнения в том, что скоро будут открыты новые, еще более точные меры измерения времени далекого прошлого.
Большое значение для установления геологической хронологии имеют ископаемые организмы. При помощи их мы можем определять так называемый относительный геологический возраст и последовательность образования различных пластов Земли, узнавать, какие пласты древнее, какие моложе.
Представим, что где-то в Африке в одном из пластов находят раковины определенных видов моллюсков. По остаткам этих раковин, которые жили в определенную геологическую эпоху, мы сможем определить время образования этого пласта Земли. Если такую же раковину или сходную с ней находят в пласте в Европе, мы говорим, что пласты эти приблизительно одинакового возраста с африканскими.
Установление относительного возраста ископаемых и содержащих их пластов имеет большое значение для изучения истории земной коры и поисков полезных ископаемых.
Пользуясь ими, геологи составили подробную хронологию Земли, ее календарь на сотни миллионов лет. История живых существ, населявших Землю за время ее существования, делится на длительные этапы.
Главные разделы календаря истории жизни называют эрами. Эра, в которую мы сейчас живем, называется эрой «новой жизни», или кайнозойской эрой. Она началась приблизительно 60 миллионов лет назад. Ей предшествовала эра «средней жизни» — мезозойская. Животные и растения этой эры совсем не похожи на тех, что живут теперь, или даже на тех, которые жили в течение почти всей кайнозойской эры. Дальше в глубь времен идет эра «древней жизни», или палеозойская. Эта эра была более длительна, чем ее сменившие. Растения и животные этой эры были еще менее похожи на современных, жизнь была распространена преимущественно в воде — в морях и океанах. Перед палеозойской эрой была протерозойская (эра «первоначальной жизни»), а еще ранее — архейская, то есть древнейшая. Эти эры геологи и палеонтологи называли обычно так: архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой. Названия эр характеризуют степень развития их органического мира. Каждая из эр, кроме двух древних, о которых мало известно, делятся на периоды. Число периодов в каждой эре и длительность каждого из них неодинаковы. Названия периодов даны по характерным для них отложениям или по тому месту, где впервые описаны пласты, содержащие типичные для него остатки ископаемых. Периоды подразделяются на эпохи, а эпохи — на геологические века. Все эти подразделения условны, и в действительности нет резких границ между отдельными эрами и периодами, так как органический мир Земли развивался непрерывно.

На приведенной здесь геохронологической таблице дан «календарь» Земли, указаны вероятная и абсолютная продолжительность отдельных эр, периодов и эпох, а также характерная смена основных групп органического мира.
Желая дать представление о чудовищной продолжительности геологических эр и периодов, а вместе с тем о сравнительной кратковременности культурной истории человечества, мы приравняем условно 100 миллионов лет к одному часу. Тогда соотношение между продолжительностью геологических эр и некоторых периодов примет такой вид:
1. Архейская эра (около 1 миллиарда лет) -12 часам.
2. Протерозойская эра (около 600 млн. лет) почти 6 часам.
3. Палеозойская эра (335 млн. лет) = 3,4 часа.
4. Мезозойская эра (125 млн. лет) = 1,4 часа.
5. Кайнозойская эра (60 млн. лет) = 45 минутам.
6. Четвертичный период, или антропоген (время около 1 млн. лет) = почти 1 минуте.
7. Культурно-историческое время (6000—8000 лет) = нескольким секундам.
Значит, если принять продолжительность существования жизни, ее развития на Земле хотя бы в 2 миллиарда лет и приравнять ее к 24 часам, то на долю культурной истории придется несколько секунд.
Пользуясь календарем истории Земли и жизни, мы начнем наше путешествие в глубины времен — от истоков жизни к современности.

ОГЛАВЛЕНИЕ