Александр Олейников - Геологические часы

• Название: Геологические часы
• Автор: Александр Олейников
• Издательство: «Недра», Ленинградское отделение
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1987

Популярно рассказано о появлении и строении нашей планеты; о животных и растениях, населявших Землю в различные эпохи ее развития; о стремлении людей с незапамятных времен проникнуть в глубь земной истории; о разнообразных способах, позволяющих разгадать время рождения земных слоев; о тернистом пути от умозрительных средневековых построений до современной теории, от мифа до строгих научных гипотез. Третье издание (2-е изд. — 1975 г.) дополнено и уточнено в соответствии с вновь появившимися данными.

Для читателей, интересующихся геологией. Представит интерес также и для учащихся старших классов.

Рецензент — канд. геол.-минерал, наук Э. А. Новиков (Ин-т соц.-эконом. проблем АН СССР).

Издание третье, переработанное и дополненное

Ленинград "Недра" Ленинградское отделение 1987

---

Однако почему только физика и химия считают своим исключительным правом решать вопрос о возрасте Земли? Нельзя ли подойти к решению этой задачи с совершенно иных позиций?

Мы уже говорили об астрономических циклах протяженностью от одного до нескольких лет, которые находят отражение в ритмичном строении осадочных толщ. Эти циклы оказывают влияние и на представителей органического мира.

Многие животные и растения запечатлевают их в структуре своих тканей.

Годичные кольца роста встречаем мы у деревьев; ежегодно появляются новые полосы нарастания на раковинах моллюсков; следы трехлетних периодов солнечной активности можно прочитать на чешуе некоторых рыб. А если взглянуть на скелеты карбонатных водорослей, живших в прошлые периоды, на них можно проследить трех-, одиннадцати- и тридцатилетние циклы. Внимательно изучая окружающие нас и вымершие существа, нельзя не убедиться в том, что очень многие организмы на всю жизнь сохраняют в своем скелете отпечаток сезонных и многолетних изменений климата.

Но некоторые явления в жизни животных подчинены еще более коротким циклам. Например, морские черви палоло размножаются только в определенные фазы Луны; ракообразные периодически линяют в интервале между весенним и осенним равноденствиями; ежемесячные колебания климата сказываются на росте и жизни некоторых иглокожих.

А сутки - это простейшее чередование двух состояний: дня и ночи - заставляют пульсировать временные водные потоки, которые отлагают и уносят слои минеральных частиц. Неужели они не оказывают никакого влияния на формирование скелета организмов? Долгое время ответить на этот вопрос не удавалось. Но в конце концов поиски были вознаграждены. Помогли кораллы.

У некоторых кораллов известны кольца, каждое из которых указывает на годичный прирост его скелета. Но если подробно рассмотреть участок годового прироста такого коралла под сильным микроскопом, то на его морщинистом известковом покрове - эпитеке - можно заметить тонкие гребни.

О существовании этих гребней было известно давно, но никому не приходило в голову подсчитать их количество. А когда подсчитали, результат сразу насторожил палеонтологов. Они брали разные образцы, повторяли наблюдения, и оказалось, что у современных коралловых полипов число таких гребней колеблется от 360 до 366, т. е. в среднем соответствует количеству дней в году.

Это наблюдение было очень интересно с биологической точки зрения. Но, казалось, оно не имело отношения к вопросу о возрасте земных слоев, если бы не одна, на первый взгляд, малозначительная подробность: количество гребней в среднем соответствовало продолжительности современного года.

Астрономы доказывают, что время, за которое Земля совершает один оборот вокруг Солнца, за последние 600 млн. лет почти не изменилось. Зато скорость ее вращения вокруг своей оси по астрономическим подсчетам замедляется примерно на две секунды за каждые 100 тыс. лет. Таким образом, на протяжении истории Земли длительность суток возрастает, а число дней в году уменьшается.

Зная скорость, с которой Земля замедляет свое вращение, можно высчитать продолжительность года в разные периоды. В кембрийском периоде год должен был содержать 424-412 суток, в ордовикском 412-402, в девонском 396, в каменноугольном 393-390, в пермском 385, в триасовом 381, в юрском 377, и так далее.

Для проверки этих данных были взяты скелеты древних девонских кораллов. Подсчитали у них количество гребней в кольцах прироста; оказалось, что оно изменяется от 385 до 410, а в среднем равно 400. Эти цифры, как нетрудно убедиться, совпадают с предполагаемым числом дней в году девонского периода. По-видимому, длительность суток составляла в это время около 21 часа. Изучение линий нарастания более молодых - каменноугольных - кораллов показало, что их количество у животных этого возраста изменяется от 385 до 390.

Но если можно по длине года определить, к какому периоду относятся ископаемые окаменелости, то нельзя ли с их помощью решить обратную задачу - оценить абсолютный возраст вмещающих эти окаменелости пород? Теоретически это вполне возможно. Ведь если бы удалось, например, по линиям нарастания установить, что в самом начале кемб-рийского периода год содержал 420 суток, можно было бы утверждать, что этот период начался 600 млн. лет назад.

Изучение циклических закономерностей нарастания скелетных форм на различных организмах показало, что задача намного сложнее, чем предполагали исследователи поначалу. Например, анализ большого количества образцов кораллов из тех же девонских отложений заставил признать, что во многих случаях годичную периодичность роста этих беспозвоночных установить не удается. Сходные выводы получены и по кораллам, жившим в некоторые другие геологические периоды. Это вызвало сомнения в том, что по их скелетам можно с уверенностью судить об изменении скорости вращения Земли.

Но не успело это неутешительное заключение появиться в печати, как девонские кораллы преподнесли ученым новый сюрприз. Было установлено, что линии нарастания на эпитеке некоторых представителей этих животных бывают сгруппированы в пояски, каждый из которых содержит в среднем 30,6 тонкой линии нарастания. Известно, что у кораллов, как и у многих других морских организмов, биологические ритмы связаны с лунными, или приливными, циклами. По-видимому, эта закономерность унаследована ими от далеких предков. Если это так, то не означают ли наблюдаемые структуры роста кораллов, что лунный месяц в девонском периоде длился 30,6 суток?

Предполагаемая продолжительность девонского лунного месяца заметно превышает длительность современного приливного цикла, который составляет 29,5 суток. Если дальнейшие исследования подтвердят справедливость полученных выводов, то откроется еще одна возможность использования палеонтологических данных при изучении эволюционного развития системы планетных тел.

Значительно более дробные циклы удалось проследить при изучении раковин двустворчатых моллюсков. По различиям в структуре, толщине линий нарастания и по изменениям в составе вещества раковин моллюсков устанавливаются годовые циклы их роста, а также циклы, отвечающие развитию животного в летний и зимний сезоны. Кроме того, наблюдаются чередования циклов, соответствующих четырнадцатисуточным периодам максимальных и минимальных приливных амплитуд, и суточные циклы, проявленные в убыстрении роста раковины днем и замедлении этого процесса ночью. Иерархию этих периодичностей завершают шестичасовые циклы, порожденные различными условиями роста раковины во время прилива и отлива.

Исследования цикличности роста организмов на палеонтологическом материале активно развиваются и постоянно приносят новые интересные сведения, позволяющие связать палеонтологические наблюдения с данными абсолютной геохронологии. Судя по имеющимся наблюдениям, не исключена возможность, что сокращение числа дней в лунном месяце происходило на протяжении геологической истории не равномерно, а подчинялось более сложной закономерности. Уточнение этого предположения - одна из практических задач будущего. На основании палеонтологических наблюдений - вносить исправления в шкалу абсолютного возраста? Дерзкая идея! Но значит ли это, что она неосуществима?

Разумеется, эта удивительно простая и многообещающая гипотеза еще должна быть проверена на очень большом материале. И если окажется, что она верна, новый палеонтологический метод определения абсолютного времени, быть может, произведет переворот в геохронологии и даст в руки геологов несложный и верный способ оценки истинного возраста земных слоев.

ДОРОГА НЕ КОНЧАЕТСЯ О поисках и перспективах

Сложным и исполненным противоречий предстает перед нами развитие дисциплин, составляющих геохронологию. С тех пор как в VI веке до нашей эры древнегреческий ученый Ксенофан из Колофона впервые понял, что ископаемые останки животных, заключенные в горных породах, отражают изменения в геологической жизни планеты, палеонтология прошла трудный путь. Несправедливо забытые на протяжении двух тысячелетии идеи вновь воскресли и получили блестящее развитие в трудах ученых XIX и XX веков.

Еще за четыре с лишним столетия до нашей эры древнегреческий историк Геродот полагал, что наносы, отложившиеся в долине Нила, могут служить мерой для установления продолжительности доисторического времени. И опять потребовалось более двадцати веков, чтобы человечество снова вернулось к той же мысли.

Немало трудностей пришлось испытать и биологам, шедшим независимой от геологов дорогой. В жестокой борьбе с косностью познавало человечество законы взаимоотношения живой материи и окружающей среды. Слезами и кровью оплачены победы учения о естественном отборе, наследственности и эволюции животного и растительного мира. И сегодня в ряду тех, кто самоотверженным трудом внес свою лепту в становление науки о возрасте Земли, по праву занимают место имена последователей Ламарка, Дарвина и Менделя.