ГЛАВА 3
ВРЕМЯ И ФАУНЫ
История — это время, а время обычно принято связывать с датами. В начале
любого исторического повествования необходимо, очевидно, уделить внимание
фактору
времени, а в нашей конкретной истории этот фактор неоднозначен. Кроме того,
для обозначения времени существует много разных терминов, которыми следует
пользоваться, чтобы сделать повествование ясным и четким. Рассмотрим прежде
всего те из них, без которых нам не обойтись.
Палеонтологи и другие геологи по-прежнему широко используют классический
подход к геологическому времени; мы тоже уже в какой-то мере воспользовались
им в
первых главах этой книги. При этом подходе даты как таковые или даты в
обычном смысле слова фактически отсутствуют, определяется только последовательность
событий, т. е. то, какие породы, какие ископаемые остатки, какие фауны
древнее,
а какие моложе других, но не указывается прямо, насколько они древнее или
насколько моложе. Одной из главных основ такого подхода служит порядок
формирования горных
пород. Этот порядок может нарушаться движениями земной коры, но, как правило,
геологу нетрудно установить этот порядок к любом конкретном регионе. Например,
если расплавленная порода внедрилась в трещины в другой породе и затем
отвердела, совершенно ясно, что этот процесс происходил позднее, чем формирование
породы
вокруг интрузии. Для палеонтологов более важны осадочные породы, поскольку
только в них обычно встречаются ископаемые остатки, а эти породы в норме
откладываются последовательно, слой за слоем. Таким образом, в любой ненарушенной
последовательности
чем выше залегает слой, тем он моложе.
Изучая такие последовательности слоев в разных регионах и сопоставляя их
друг с другом по относительному возрасту, обычно на основании сходства
ископаемых
организмов, постепенно создавали последовательную шкалу геологического
времени для всей Земли, которую сейчас используют повсеместно. В ней геологическое
время подразделяется на эры, периоды (подразделения эр) и эпохи (подразделения
периодов). Те из них, о которых пойдет здесь речь, перечислены в табл.
1. Известная
нам история млекопитающих Южной Америки не затрагивает более Древние эры,
чем мезозойская, более древние периоды мезозоя, чем меловой, и более древние
эпохи
мелового периода, чем сенон. Мы не рассматриваем более древние эры, потому
что настоящие млекопитающие появились только в мезозое, а более ранние
периоды и эпохи — потому что хотя в это время млекопитающие
несомненно уже существовали, причем и в Южной Америке, в соответствующих
отложениях их остатки до сих пор не найдены*.
| * В 1961 г. в верхней юре Патагонии были обнаружены отпечатки следов млекопитающих. — Прим. ред. |
Таблица 1
Международная шкала подразделений геологического времени, затрагиваемых в этой книге
| Эра | Период | Эпоха | Приблизительный возраст, млн. лет до наших дней |
| Кайнозойская | Четвертичный | Современная, или голоцен | 0,01 |
| Плейстоцен | 2 | ||
| Третичный | Плиоцен | 5 | |
| Миоцен | 22 | ||
| Олигоцен | 37 | ||
| Эоцен | 55 | ||
| Палеоцен | 65 | ||
| Мезозойская | Меловой | Поздний сенон или маастрихт |
Последовательная шкала времени по-прежнему вполне пригодна для многих целей,
но геологи все же хотят иметь в своем распоряжении и шкалу абсолютного возраста,
выражаемого в годах. Такая шкала представляет интерес сама по себе, а кроме
того, она необходима для изучения темпов геологических процессов и эволюционных
изменений. В XIX в. предпринимались многочисленные попытки определения абсолютного
возраста, в частности хотя бы примерного возраста Земли, но применявшиеся
тогда методы были крайне неточными, и, как теперь установлено, почти все
полученные с их помощью результаты оказались совершенно неверными.
В нашем столетии открыт и используется ряд других, новых методов определения
абсолютного возраста. Ни один из них не обладает такой точностью, чтобы исключать
ошибки в несколько процентов, но их совместное применение стало давать все
более определенные результаты, и в худшем случае они позволяют установить
порядок величин. Большая часть этих методов основана на радиоактивности или
палеомагнетизме или на обоих этих явлениях одновременно.
Радиоактивные элементы имеют тенденцию самопроизвольно распадаться на другие
элементы, причем скорость этого процесса в каждом случае постоянна и ее можно
определить. Эта скорость измеряется периодом полураспада, т. е. временем,
необходимым для превращения половины атомов одного радиоактивного элемента
в другой элемент. Определив отношение количества данного радиоактивного элемента
в данном минерале к количеству продукта его радиоактивного распада, можно
по соответствующему периоду полураспада вычислить время, прошедшее с тех
пор, как этот минерал образовался. Скорости радиоактивного превращения можно
оценить и другими способами, в частности по следам, оставляемым в минерале
радиоактивным распадом. Для датирования используют многие радиоактивные элементы
и их производные, но в геологии наиболее широко используют два радиоактивных
изотопа (формы одного элемента, различающиеся по массе) урана и их соответственные
конечные продукты — изотопы свинца; этот метод известен под названием уран-свинцового
датирования. В другом широко распространенном методе используется радиоактивный
калий и его конечный продукт — аргон.
Так называемые радиоуглеродные часы приобрели широкую известность благодаря
их применению в изучении истории человека, но период полураспада изотопа
углерода 14С (менее 8 тыс. лет) слишком короток для решения большинства палеонтологических
задач. Периоды полураспада изотопов урана — примерно до 4,5 млрд. лет — более
соответствуют геологическим целям, но, как недавно было выяснено, определить
в древних отложениях отношение этих изотопов удается не так часто, как отношение
калий-аргон, обозначаемое КА, К/А или К—А. За последнее время калий-аргоновым
методом был определен возраст некоторых южноамериканских фаун млекопитающих,
и эта работа продолжается. Примерные даты начала отдельных эпох кайнозоя,
приведенные в табл. 1, установлены с помощью калий-аргонового метода, который,
однако, не настолько точен, чтобы все безоговорочно принимали полученные
этим методом результаты. Ведется также полемика по поводу того, где именно
следует проводить границы между эпохами, установленные условно. Даты выражают
в миллионах лет назад, т. е. от наших дней. По соглашению, в качестве «наших
дней» зафиксирован 1950 г. н. э. — довольно нелепое усовершенствование, поскольку
ни один из известных методов геологического датирования «до наших дней» не
позволил бы, вероятно, различить даты «до 1950 г.» и, скажем, «до 1980 г.».
Еще более современный метод, которым сейчас активно пользуются для определения
возраста ископаемых млекопитающих Южной Америки, основан на явлении, называемом
палеомагнетизмом. Было обнаружено, что многие отложения, часто включающие
слои, в которых погребены остатки древних млекопитающих, содержат минералы,
в той или иной степени намагниченные под влиянием магнитного поля Земли в
ту эпоху, когда эти породы формировались. Как обычно, здесь существует ряд
трудностей и сложностей, но с помощью соответствующих методов направление
этой первичной намагниченности часто удается определить. По мере развития
этих методов было обнаружено, что, как это ни странно, магнитные полюсы Земли
время от времени менялись местами. Это означает, что в прошлом конец стрелки
компаса, который сейчас указывает примерно на северный полюс вращения Земли,
иногда указывал примерно на южный полюс. Эпохи, когда магнитные полюсы находились
там же, где и сегодня, называют «эпохами нормальной полярности», а эпохи,
когда они менялись местами, — «эпохами обратной полярности». Такие названия
кажутся достаточно логичными, если не считать того, что в прошлом обратное
положение полюсов, по-видимому, было более нормальным, т. е. более обычным,
чем то положение, которое по этой системе обозначается как «нормальное».
В использовании палеомагнетизма для датирования существует большой и вполне
очевидный подвох. На самом деле этот метод не измеряет время. В прошлом полярность
магнитного поля Земли была или «нормальной», или «обратной», а «нормальная»
полярность 50 млн. лет назад была такой же, как нормальная полярность, например,
50 лет назад. Палеомагнитные данные становятся полезными для определения
возраста только в том случае, если они применяются в сочетании с каким-либо
другим независимым методом датирования — либо по радиоактивности, либо по
последовательности ископаемых организмов, а предпочтительно с обоими этими
методами. Тогда можно наблюдать характерную последовательность изменений
магнитного поля Земли, представляемую обычно в виде распределения эпох нормальной
и обратной полярности. Эти эпохи можно пронумеровать и выявить на больших
пространствах, а в конечном счете по всему земному шару. После определения
возраста пород при помощи двух названных выше методов добавление к ним палеомагнетизма
дает огромные преимущества. Смена полярности магнитного поля Земли (инверсия)
несомненно происходила по всему земному шару одновременно. Таким образом,
если удастся установить, что палеомагнитная инверсия, обнаруженная в слое
пород Южной Америки, идентична инверсии, обнаруженной в слое пород Европы,
то можно считать, что эти два слоя сформировались на обоих континентах одновременно.
Это позволяет коррелировать время, породы и возраст фаун с такой точностью,
которой обычно невозможно достигнуть при использовании одних только фаунистических
методов, поскольку фауны двух континентов слишком различны для таких точных
корреляций; иногда такой точности нельзя достигнуть и с помощью радиоактивных
методов, поскольку подходящие радиоактивные минералы могли отсутствовать
в том или ином месте на протяжении длительного времени. Такого рода результаты
получены пока только для поздних пород Южной Америки, содержащих остатки
ископаемых млекопитающих, но успешно начатая в этом направлении работа позволяет
надеяться, что в конце концов мы получим такие же результаты и для более
древних отложений и фаун.
Теперь мы должны обратиться к еще одной системе датирования, разработанной
специально для изучения истории млекопитающих, т. е. для случаев, подобных
нашему. Она основана главным образом на последовательности фаун, но в Южной
Америке сейчас проводят ее увязку с калий-аргоновыми датировками, выраженными
в миллионах лет, и корреляцию с палеомагнитной шкалой. Эта система слагается
из ряда последовательных веков, имеющих названия и определяемых по фауне
млекопитающих. Начало такой системе датирования в Южной Америке положили
братья Амегино (см. гл. 2), которые обозначали длинную последовательность
фаун млекопитающих названиями разного происхождения. Некоторые века, в основном
более древние, были названы по родам ископаемых млекопитающих, живших в те
времена. Более поздние века были обозначены по большей части прилагательными,
образованными от названий местонахождения или районов, где встречаются костеносные
отложения данного возраста. Модификация и уточнение системы Амегино проводились
совместными усилиями северо- и южноамериканских палеонтологов на протяжении
многих лет.
Таблица 2
Века наземных млекопитающих Южной Америки и предполагаемое сопоставление их с эпохами, принятое в данной работе
Эпоха |
Век наземных млекопитающих |
|||||||||
| Плейстоцен |
|
|||||||||
| Плиоцен |
|
|||||||||
| Миоцен |
|
|||||||||
| Олигоцен |
|
|||||||||
| Эоцен |
|
|||||||||
| Палеоцен |
|
|||||||||
Рис. 1. Номинальные типовые местонахождения или опорные местонахождения фауны, по которым названы третичные века наземных млекопитающих Южной Америки. На карте изображена вся территория Аргентины; указаны границы провинций и их названия. «Номинальное типовое местонахождение» — это пункт или район, но которому получили название век и ярус; «опорное местонахождение фауны» — это пункт или район, откуда известна фауна наземных млекопитающих, на основании котором выделен век или ярус; опорное местонахождение может отличаться от номинального типового 1 — Рио-Чико-де-Чубут — номинальное типовое местонахождение риочикия; 2 — Большой Уступ к югу от озера Колуэ-Уапи — номинальное типовое местонахождение мастэрсия и колуапия и опорное местонахождение фауны касамайория; 3 — устье реки Рио-Десеадо — номинальное типовое местонахождение десеадия; 4 — Монте-Леон (около города Санта-Крус) — номинальное типовое местонахождение сантакрусия; 5 — Рио-Фриас — номинальное типовое местонахождение фриасия (опорным для фриасия был комплекс фаун, найденных в различных местонахождениях вдоль восточных склонов Анд); — 6 — Арройо-Часико — номинальное типовое местонахождение часикия, 7 — Уайкериас-Де-Сан-Карлос — номинальное типовое местонахождение уайкерия (фауны уайкерия лучше известны из провинции Катамарка, которую можно рассматривать как район опорных местонахождений); 8 — Монте-Эрмосо — номинальное типовое местонахождение монтеэрмосия; 9 — Арройо-Чападмалал — номинальное типовое местонахождение чападмалалия. (Все плейстоценовые века — укий, энсенадий и луханий — названы по фаунам пампасских слоев провинции Буэнос-Айрес )
Региональные или провинциальные «века наземных млекопитающих» определяют
по характерным фаунам млекопитающих и им присваивают географические названия.
Одни и те же названия используют для фаун, по которым определяются эти века,
для веков, определяемых по этим фаунам, и для пород, которые откладывались
в эти века. (По геологической терминологии, породы относятся скорее к «ярусам»,
чем к «векам».) Существуют некоторые разногласия по поводу того, какие именно
века следует включать в перечень, но в целом эта система сейчас используется
всеми палеонтологами, имеющими дело с южноамериканскими ископаемыми млекопитающими.
Последовательность веков, принятая в данной книге, и довольно условное сопоставление
этих веков с эпохами (первоначально установленными в Европе) приведены в
табл. 2.
Три указанных в таблице перерыва — это века, для которых фауна млекопитающих
Южной Америки в настоящее время известна недостаточно или вообще неизвестна.
Можно надеяться, что дальнейшие исследования, особенно за пределами Аргентины,
заполнят эти пробелы в наших знаниях. Все географические объекты, от которых
произведены названия этих веков, находятся в Аргентине (рис. 1), наиболее
древних — в Патагонии, а остальных — дальше к северу. В других южноамериканских
странах ископаемые остатки млекопитающих пока не изучались столь интенсивно,
но судя по тому, что уже сделано, особенно в Колумбии, Боливии и Бразилии,
ископаемые фауны млекопитающих всего континента вполне могут уложиться в
эту же систему. Совершенно другой набор веков наземных млекопитающих принят
в Северной Америке. За исключением поздних этапов истории фауны (начиная
примерно с монтеэрмосия), почти невозможно установить соответствие между
южноамериканскими и североамериканскими веками на основании одной только
фауны млекопитающих. Однако теперь это постепенно удается сделать путем определения
возраста фаун каждого континента в миллионах лет при помощи радиоактивных
методов и сопоставления их с пронумерованными палеомагнитными эпохами.
Каждый век в данной системе занимает значительный отрезок геологического
времени. Когда будут заполнены перерывы, число веков, выделяемых в кайнозое
Южной Америки под самостоятельными названиями, достигнет, вероятно, 18 —
20. Вместе они охватывают примерно 65 млн. лет, так что длина одного века
составит, вероятно, в среднем от 3 1/4 до 3 3/4 млн. лет. Продолжительность
века в такой системе устанавливается несколько условно; начало и конец его
редко отмечены заметными геологическими или эволюционными событиями. Существует
тенденция выделять более короткие века в более поздней части истории, где
объем доступной информации обычно больше. Так, например, средняя продолжительность
трех плейстоценовых веков в принятой нами шкале оценивается всего в две трети
миллиона или в 1 млн. лет, тогда как средняя продолжительность двух выделяемых
в настоящее время эоценовых веков составляла, возможно, около 5 млн. лет.
В пределах этих веков фауна не представляет собой нечто единое и неизменное.
На протяжении каждого века существовали фауны, последовательно сменявшие
друг друга. Когда коллекции ископаемых достаточно полны и в них представлены
ранние и поздние фауны, относящиеся к одному определенному веку, эти фауны,
как правило, заметно отличаются в деталях, несмотря на то, что между ними
имеется некое общее сходство, характерное для данного века в целом. В прошлом
сборщики редко имели возможность делать достаточно точные полевые записи,
которые могли бы служить основой для подробного изучения изменений фауны
в пределах одного века, но по мере усовершенствования методов и приборов
это становится все более реальным. В тех случаях, когда из удаленных друг
от друга географических районов, например из Аргентины и Колумбии, известны
фауны примерно одного возраста, между ними наблюдаются явные различия, точно
так же как между современными фаунами разных районов Южной Америки. Несмотря
на такого рода местные отличия, современная фауна континента в целом имеет
уникальный общий состав. Сейчас появляется все больше данных в пользу того,
что эта черта была характерна для южноамериканских фаун на протяжении всей
кайнозойской эры, или Века млекопитающих.
ЛИТЕРАТУРА
Общая ситуация изложена в работах Симпсона (1969) и Паттерсона и Паскуаля
(1972), ссылки на которые приведены в литературе к гл. 1. Приведенные
ниже более короткие и более специальные статьи дают представление о результатах,
достигнутых благодаря усовершенствованию методов определения возраста
фаун
млекопитающих Южной Америки.
Marshall L. G., Pascual R., Curtis G. H., Drake R. E. 1977.
South American geochronology: Radiometric time scale for middle to late
Tertiary mammal-bearing
horizons in Patagonia, Science, 195, 1325 — 1328.
Marshall L. G., Butler R. F., Drake R. E., Curtis G. H., Tedford R.
H. 1979. Calibration of the Great American Interchange, Science, 204, 272
— 279.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода ..............................................................................................................................
5
Предисловие ................................................................................................................................................................
8
Глава 1. ПОЧЕМУ, ЧТО И КАК? .............................................................................................................................
11
Глава 2. ВЗГЛЯД В ПРОШЛОЕ: КАК ЗАКЛАДЫВАЛИСЬ
ОСНОВЫ ...............................................................16
Глава 3. ВРЕМЯ И ФАУНЫ .................................................................................................................................
29
Глава 4. ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИЦА ...........................................................................................................................
38
Глава 5. КОРНИ ........................................................................................................................................................
43
Глава 6. ПЕРВАЯ ФАЗА: ОДНИ СТАРОЖИЛЫ ...................................................................................................
58
Глава 7. СУМЧАТЫЕ ...............................................................................................................................................
67
Глава 8. КСЕНАРТРЫ — СТРАННО СОЧЛЕНЕННЫЕ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ
................................................ 82
Глава 9. НЕКОТОРЫЕ СТАРОЖИЛЫ ИЗ КОПЫТНЫХ .....................................................................................
98
Глава 10. НОТОУНГУЛЯТЫ .................................................................................................................................
110
Глава 11. ВТОРАЯ ФАЗА: ПОЯВЛЯЮТСЯ ЧУЖЕЗЕМЦЫ
...............................................................................
131
Глава 12. ДРЕВНИЕ МЕСТНЫЕ ГРЫЗУНЫ ........................................................................................................
150
Глава 13. ПРИМАТЫ ..............................................................................................................................................
163
Глава 14. ТРЕТЬЯ ФАЗА: ВЕЛИКИЙ АМЕРИКАНСКИЙ
ОБМЕН ....................................................................
174
Глава 15. ВЕЛИКИЙ АМЕРИКАНСКИЙ ОБМЕН: ЧАСТНЫЕ
АСПЕКТЫ И АНАЛИЗ .................................. 187
Глава 16. НОВИЧКИ И СОВРЕМЕННАЯ ФАУНА ..............................................................................................
205
Глава 17. ИСТОРИЯ ЮЖНОАМЕРИКАНСКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
КАК ЭКСПЕРИМЕНТ И ДОКУМЕНТ ...................................................................................................................
228
Приложение. ЗАМЕТКА О ВОССТАНОВЛЕНИИ ОБЛИКА
ВЫМЕРШИХ ЖИВОТНЫХ .............................. 242
Предметно-именной указатель ................................................................................................................................
246
Указатель латинских названий ................................................................................................................................
252
