Изменение физико-географических условий в связи с эволюцией живых организмов

Очень много причин влияет на условия жизни морских организмов и в разной степени они могут приспосабливаться к изменениям среды. Именно поэтому исследование остатков организмов очень важно при генетическом анализе, но требует весьма осторожного их использования для правильного суждения о среде, в которой эти организмы жили.
В современных осадках относительно легко можно объяснить причины тех или иных особенностей встреченного на морском дне биоценоза, поскольку условия современной среды обитания поддаются непосредственному наблюдению. При обращении к ископаемым органическим остаткам положение существенно меняется, так как приходится восстанавливать их среду обитания.

В общих чертах богатая и разнообразная ископаемая фауна свидетельствует о море нормальной солености, незначительной глубине его и обильном поступлении питательных веществ. При изменении любого из этих показателей фауна, как правило, становится беднее. Кроме того, ухудшение условий обитания вследствие изменения других факторов, например увеличения мутности воды, нарушения нормального газового режима, может привести также к обеднению ф.ауны. Поэтому необходимо тщательное исследование всего биоценоза, обязательно исследование литологических признаков пород, вмещающих фауну, а также изучение покрывающих и подстилающих отложений для получения надежных и обоснованных выводов.
Иногда остатки организмов находят даже в вулканических лавах; и здесь они также дают ценные указания на детали условий формирования заключающих их пород.
Генетическое значение наиболее распространенных групп ископаемых организмов. Растения. Остатки растительного происхождения встречаются в осадочных породах главным образом в четырех формах: в виде твердых горючих ископаемых (горючие сланцы и угли); скопления остатков колониальных известковых водорослей; скопления известковых и кремневых панцирей одноклеточных планктонных водорослей; обугленных и литифициро-ванных обрывков растительных тканей.
Видовой состав организмов. Полученные данные по видовому составу организмов важны для определения стратиграфического положения изучаемых слоев; они помогают также выяснению условий осадконакопления. Очень существенно при этом не ограничиваться определениями видового (или родового) состава, а оценивать количественные соотношения между отдельными группами организмов. Подобное изучение позволяет выявить ископаемые биоценозы. Однако здесь исследователь встречается с определенными трудностями. Дело в том, что далеко не всегда органические остатки, встречаемые в породе совместно, обязательно принадлежат одному биоценозу. Остатки организмов на дне могут быть разного происхождения: 1) организмы, жившие в данном месте и входившие, следовательно, в биоценоз; 2) остатки организмов, которые вели планктонный или свободноплавающий образ жизни и попали сюда после смерти, иногда такие организмы могут даже преобладать, например, в современных глобигериновых илах или в ископаемом писчем мелу; 3) на дно остатки организмов могут сноситься донными течениями, а также суспензионными (мутьевыми) потоками из других батиметрических зон, так остатки шельфовых организмов могут попадать в глубоководные осадки; 4) на дно могут попадать остатки наземных организмов, принесенные с прилежащей суши; 5) органические остатки могут попасть из размытых при абразии более древних пород, слагающих берег (рис. 82).
Наконец, приходится считаться и с тем, что организмы, жившие на дне в большом количестве, но не имевшие твердого скелета, могли вовсе не сохраниться в ископаемом состоянии, например, многие черви и другие илоядные организмы, а также растения без известкового скелета. Об их присутствии приходится судить по косвенным признакам: по следам норок и ходов в иле, отпечаткам па поверхности слоев и т. д. Лишь в исключительно благоприятных условиях в ископаемом состоянии находят остатки мягких тканей организмов (знаменитые находки Уолкота отпечатков медуз и других мягкотелых организмов з кембрийских глинистых породах в Северной Америке).
Количество органических остатков. Этот показатель имеет генетическое значение, однако необходимо иметь в виду, что наблюдаемое сейчас в породе количество органических остатков не обязательно соответствует их первоначальному содержанию в осадке. При доступе кислорода на дно даже твердые скелетные части могли распасться и не сохраниться в ископаемом состоянии.
Богатая и разнообразная фауна свидетельствует о нормальной морской солености и о благоприятной для жизни обстановке; наоборот, однообразная фауна, представленная хотя бы огромным количеством экземпляров, говорит об отклонении солености или газового режима от нормы. Таким образом, количественную оценку содержания органических остатков нужно обязательно сочетать с их качественным определением.
Распределение органических остатков в породе также имеет генетическое значение. Органические остатки могут быть распределены более или менее равномерно, что является, впрочем, довольно редким случаем; могут быть преимущественно или исключительно приурочены к определенным прослоям; могут быть включены в конкреции и находиться в определенных участках породы, на первый взгляд не отличающихся от окружающих ее частей и т. д. Фауна разного состава может быть приурочена к различным прослоям, а может встречаться и совместно. Все эти особенности связаны с условиями жизни и условиями накопления вмещающих их осадков. Приуроченность органических остатков к определенным прослоям свидетельствует о моментах существования особенно благоприятных условий для развития организмов. В современном фазеолиновом илу Черного моря, например, встречаются массовые скопления раковин Modiola phaseolina. Они приурочены к слоям, отложившимся в те отрезки времени, когда уровень сероводородного заражения по-нижался и на илу могли селиться донные моллюски.
Приуроченность органических остатков к конкрециям скорее связана не с особенностями расселения организмов на дне, а с условиями их сохранения в ископаемом состоянии. Хорошо из-вестна, например, прекрасная сохранность ископаемых растений в так называемых «известковых почках» угленосных толщ. В других случаях не исключена возможность того, что неравномерно распределенные на дне организмы явились центрами конкрецие-образования, которое, таким образом, проявило первичную неравномерность распределения жизни на дне водоема.
Сохранность органических остатков является следующим существенным признаком. Здесь имеют место разные соотношения: от прекрасно сохранившихся остатков до скопления битых раковин, выброшенных волнами на берег и нередко перетертых до тонкого порошка; иногда в одном слое можно встретить все степени сохранности остатков. Подобные соотношения наблюдаются и в современную эпоху: буквально рядом располагаются колонии живых организмов и скопления их обломков.
Внимательные исследования  позволяют   иногда обнаружить органические остатки и притом  хорошей  сохранности там,  где долгое время их не находили. Так, в некоторых горизонтах палеогеновых песков Украины долго не удавалось обнаружить органических остатков хорошей сохранности и это вызывало даже сомнения в морском происхождении этих отложений. Наконец, И. Н. Ремизов  (1956)  обнаружил в песках   полтавского  яруса богатую фауну морских пластинчатожаберных моллюсков. Дело в том, что эти пески рыхлые и сыпучие, а фауна в них с нежными тонкими раковинами. В обнажениях, где пески осыпаются, раковины разваливаются. Для того чтобы их обнаружить, нужна ненарушенная поверхность песка, а для того чтобы эту фауну до-быть, необходимо закрепить песок клеем. После этого удается получить раковины прекрасной сохранности. Это позволило решить вопрос о происхождении песков.   Так как   переотложение хрупких раковин, встречающихся  здесь в большом   количестве, исключено, то, следовательно, пески эти морского происхождения.
Условия захоронения. Выяснение условий захоронения органических остатков должно установить, происходило ли это в прижизненном положении организмов, а если нет, то насколько далеким был перенос. Кроме того, подлежит выяснению и то, в какой среде произошло захоронение. Иногда на эти вопросы удается получить довольно определенные ответы.
В верхнедевонских отложениях Кузнецкого бассейна в Сибири, согласно исследованиям Т. Н. Вельской (1960), в некоторых слоях известняков есть прекрасно сохранившиеся колонии кораллов Pachyphyllum, причем большею частью они лежат в породе опрокинутыми. Это ясно свидетельствует о подвижности воды, способной опрокинуть массивную, тяжелую колонию. В других слоях тех же верхнедевонских отложений встречаются крупные и массивные раковины брахиопод. У некоторых из них сохранились обе створки. Такие раковины всегда обращены замком в одну сторону — к почве слоя. Это свидетельствует о том, что раковины захоронились в прижизненном положении, причем жили они полузарывшись замковым .краем в ил, а наружу выставляли раскрытые концы створок. Если такие соотношения наблюдаются в сильно дислоцированных толщах, то ориентировка раковин позволяет решить вопрос о том, где находится почва, а где кровля слоев.
Следы жизнедеятельности организмов. Кроме остатков организмов, в породах сохраняются разнообразные следы их жизнедеятельности. Иногда эти следы оказываются единственным доказательством того, что здесь была жизнь. Так получается, когда остатки организмов не сохранились или потому, что у них не было твердого скелета, или они целиком разложены, или, наконец, потому, что донные организмы уничтожены другими животными. Во всех таких случаях о наличии былой жизни приходится судить по различным структурным и текстурным признакам в породах: следам ползанья, отпечаткам ног и др.
Организмы могут изменить ранее возникшую слоистость и могут полностью ее уничтожить. Чаще всего это связано с работой илоедов и зарывающихся в ил животных. Встречаются эти текстуры в разнообразных отложениях, но особенно они характерны для морских и связанных с ними отложений заливов и лагун. Такие текстуры представлены ходами округлого поперечного сечения, более или менее длинными, изгибающимися, ветвистыми, иногда короткими, иногда (редко!) пересекающимися. Иногда ходы проникают в породу на значительную глубину, иногда представляют короткие норки. Все ходы выполнены либо переработанным материалом вмещающей породы (у илоедов), либо породой из вышележащего слоя (обычно у животных, сверливших норы).
Между ходами может сохраниться ненарушенная первоначальная слоистость осадка.
Следы нередко обнаруживаются только после пропитывания породы различными жидкостями, проявляющими мало заметную структурную и текстурную неоднородность породы. В писчем мелу, например, кажущемся в свежем изломе вполне однородным, Г. И. Бушинскому (1954) удалось обнаружить   подобные текстуры, пропитывая его машинным маслом.
Кроме илоедов, первичная слоистость нарушается и многими другими ползающими, плавающими у дна и зарывающимися в ил организмами, которые иногда так сильно перемешивают осадок, что порода становится комковатой и в ней не остается даже следов первоначальной слоистости.
Растения, пронизывая своими корнями осадки, также могут уничтожить первоначальную текстуру и придать породе комковатость. Последняя особенно характерна для почв угольных пластов. В Донецком бассейне породы с такой текстурой получили название «кучерявчика».
На породах, подстилающих трансгрессивную серию осадков, кроме следов шлифовки их поверхности и других признаков абразионной деятельности, иногда можно видеть следы сверлений организмов, которые прятались от врагов в твердом грунте. Таковы, например, многочисленные норки ископаемых моллюсков в слоях, подстилающих поверхности перерывов в палеогеновых и меловых отложениях ряда районов Средней Азии. Моменты обмеления (и непосредственной близости береговой линии) в меловых и палеогеновых отложениях Средней Азии часто бывают отмечены массовыми скоплениями нор десятиногих ракообразных (Геккер и др., 1962). Интересно, что тщательные наблюдения иногда позволяют заметить на стенках этих норок бороздки от клешней раков.
Наземные позвоночные иногда оставляют следы ног на мягкой поверхности грунта. В благоприятных случаях такие следы переходят в ископаемое состояние. Отпечатки ног динозавров (?) известны в Грузинской ССР, в окрестностях Кутаиси. Недавно об-наружены следы каменноугольных пресмыкающихся в горных выработках шахт Джезказганского медного рудника в Казахстане. Кроме отпечатков ног позвоночных, встречаются и разнообразные следы ползания беспозвоночных организмов. Очень мно-гочисленны следы млекопитающих и птиц в некоторых слоях карпатского флиша (Вялов, 1964).
На следы жизни следует обращать внимание и в тех случаях, когда в породе много остатков самих организмов, так как эти наблюдения позволяют подметить особенности жизни, о которых по самим органическим остаткам судить нельзя.
Отметим, наконец, что при оценке генетического значения органических остатков и следов жизнедеятельности имеют значение не только остатки организмов, которые присутствуют в данных отложениях; необходимо принимать во внимание и то, каких организмов в данном биоценозе или во всем изученном бассейне нет. Так, детальные палеоэкологические исследования в палеогене Ферганы показали, что там, несмотря на довольно богатый и разнообразный биоценоз, только изредка попадаются морские ежи и кораллы, а нуммулитов, нлеченогих и головоногих моллюсков нет совсем. Это явилось в сочетании с другими признаками основанием для предположения, что воды Ферганского палеогенового моря не обладали в соответствующие моменты нормальной соленостью (Геккер, 1957).
Детритовые известняки. При изучении структур дет-ритовых известняков важно установить, зависит ли размер обломков от принадлежности к определенной группе организмов или размер их определяется только сортировкой материала. В первом случае можно предположить, что органические остатки захоронялись почти на месте обитания, во втором — что они принесены.
Если органические остатки присутствуют в обломочной породе, надо сопоставить их размер с размером терригенных зерен. Если величины тех и других близки, то можно считать, что раковинный детрит приносился вместе с терригенным материалом, если размеры у них разные, то можно полагать, что органические остатки являются местными. Делая такие заключения, надо, однако, принимать во внимание, что удельный вес пористых раковин меньше, чем у других обломков, а поэтому и более крупные обломки раковин могут отлагаться вместе с более мелкими минеральными зернами. Указанное выше заключение будет правильным только в случае значительной разницы в размерах обломков раковин и минеральных зерен.
Определенное значение имеет форма обломков раковин. Выяснив, имеем ли мы дело с целыми, слабо поврежденными или с сильно раздробленными скелетными остатками, а также окатаны ли они и какова степень окатанности, можно сделать вывод о том, дробились раковины механическим путем или перетирались челюстями илоядных организмов, а также испытали ли они перенос и насколько он был длительным. В тех случаях когда наблюдается смесь неповрежденных раковин и несортированного раковинного детрита, можно предположить, что последний образовался не столько в результате механического действия волн, сколько благодаря деятельности илоедов и хищников. Если же мы имеем дело с сортированным и к тому же окатанным детритом, можно думать, что он получился чисто механическим путем.