Было бы, конечно, заманчиво, если бы развитие органического мира происходило именно таким образом. Но, к сожалению, современная биология скорее показывает, что изменения в строении и внешнем облике организмов происходят более или менее хаотически, а внешняя среда в этом процессе играет роль не столько режиссера-постановщика, сколько цензора. Она беспощадно вычеркивает, выбраковывает животных, не отвечающих ее изменяющимся требованиям, и сохраняет организмы, которые лучше приспособлены к жизни в существующих условиях.
Вот мы и подошли к третьей группе гипотез, которую можно назвать «мутационной» и которая мне представляется более предпочтительной. Одновременное появление скелета у многих групп означает значительную перестройку их организмов и должно быть связано с какими-то внешними явлениями. Известный немецкий палеонтолог О. Шиндевольф связывает подобные скачки в развитии живого мира нашей планеты с резкими увеличениями уровня космической радиации. Где-то по соседству с Солнечной системой вспыхивает сверхновая звезда, и возросший поток космических лучей обрушивается на Землю, вызывая массовые мутации у самых различных организмов. Но обычно мутации, связанные с облучениями организмов, бывают крайне незакономерными. Поэтому трудно представить, каким образом излучение могло вызвать у самых разнообразных организмов одно и то же изменение — возникновение скелета.
Не менее мутагенны, чем излучение, и некоторые химические вещества. При этом они действуют более направленно, нарушают определенные участки хромосом, и чаще повторяются однотипные мутации. Здесь мы снова можем вернуться, уже на новой основе, к «химическим» гипотезам. На организмы могли влиять и соли, и газы, могло сыграть роль, скажем, изменение газового состава атмосферы, например, накопление кислорода до какого-то определенного предела, критического рубежа, который и знаменует нижнюю границу палеозоя. Могли, наконец, быть и комбинации факторов, поскольку с появлением кислорода и с образованием озонового щита резко уменьшилась ультрафиолетовая радиация.
На первый взгляд, подобные предположения и догадки мало чем отличаются от предыдущих гипотез, которые казались нам умозрительными и надуманными. Однако «химические» гипотезы можно и проверить. Если на нижней границе палеозоя произошли какие-то резкие изменения химизма окружающей среды, они обязательно должны были бы отразиться на составе осадков — песка и ила, опускавшихся на дно моря. Осадочные породы пограничных слоев кембрия и докембрия должны, следовательно, иметь характерные геохимические особенности. Наблюдаются ли они в действительности? Сейчас мы можем уверенно ответить на этот вопрос. Не только наблюдаются, но и могут иметь большое практическое значение.
Исследования последних лет, и в первую очередь уточнение возраста пограничных слоев кембрия и докембрия, позволяют совсем по-новому взглянуть на проблему фосфатонакопления и на размещение месторождений «камней плодородия» — фосфоритов, этого ценнейшего сырья химической промышленности.
Месторождения осадочных фосфоритов в верхнем докембрии и в палеозое — не новость, они были известны уже много десятков лет. Но казалось, что в их распространении трудно найти какие-нибудь закономерности. В Казахстане фосфориты имели среднекембрийский возраст, в Алтае-Саянской области — раннекембрийский, в Китае они еще древнее и залегают в самых верхних слоях докембрия, на Дальнем Востоке они казались гораздо более молодыми, и их образование относили к девонскому периоду. Из этого явно следовало, что возраст пород не имеет к накоплению фосфора никакого отношения.
В последние годы были проведены исследования, которые значительно уточнили возраст толщ, содержащих фосфориты. В первую очередь это коснулось крупнейшего в нашей стране месторождения Каратау в Южном Казахстане. Осадочные фосфориты здесь были найдены еще в 30-х годах, и их возраст определялся как среднекембрийский. Ниже фосфоритов залегала мощная, в несколько тысяч метров толща известняков, песчаников и сланцев, так называемая каройская серия, которая относилась к нижнему кембрию. В 1958 г. И. К. Королюк получила несколько образцов строматолитов из каройской серии, но ее мнению, докембрийских. Проверяя эти выводы, фрунзенский геолог В. Г. Королев и его сотрудники собрали большую коллекцию строматолитов из этих толщ и прислали ее в Геологический институт АН СССР. К этому времени в ГИНе уже были детально изучены строматолиты Урала и многих районов Сибири. Сравнение коллекций дало однозначный ответ: слои, подстилающие фосфоритовую толщу, старше, чем думали геологи. Их можно сравнивать только с докембрийскими, рифейскими отложениями Урала и Сибири. А это значит, что и фосфориты могут оказаться древнее, чем это принято считать.
Несколько лет подряд ездят геологи из Москвы и из Фрунзе в Каратау. Детально изучается слой за слоем. И вот профессор Б. М. Келлер, В. Г. Королев и их сотрудники находят прямо над фосфоритами несколько отпечатков трилобитов. Специалисты уверенно говорят: нижний кембрий, а не средний! В Казахстан отправляется крупнейший специалист по трилобитам И. В. Покровская. Она посещает основные разрезы кембрийских отложений Каратау и просматривает в Алма-Ате и во Фрунзе коллекции, собранные другими геологами. Сомнений нет, фосфориты Каратау древнее, чем предполагалось. Вероятнее всего, это — ровесники сибирских и китайских фосфоритов, и приурочены они как раз к пограничным слоям кембрия и докембрия.
Более древними оказались и дальневосточные фосфориты. Исследования там еще не закончены, но кембрийский возраст охотских фосфоритов можно считать доказанным. Любопытно, что повышенное содержание фосфора показали и образцы, собранные из тех же по возрасту толщ на Крайнем Севере, на склоне Анабарского массива. Таким образом, намечается своеобразная «фосфоритовая эпоха», когда на огромных пространствах, где больше, где меньше, но повсюду отлагались соединения фосфора. Вот достаточно яркий пример, как чисто научная и, казалось бы, отвлеченная от задач практики проблема дает совершенно неожиданный и очень ощутимый «выход» в народное хозяйство.
Но вернемся к проблеме появления скелетов. Связаны ли между собой эти два явления — изменения в органическом мире планеты и вспышка фосфоритообразоваиия? Я не берусь утверждать, где причина и где следствие, но такое совпадение кажется довольно интересным, особенно в связи с мутационными гипотезами. Работы советских геологов, проведенные в последние годы, показали связь фосфатообразования с вулканическими процессами. Не вызвана ли великая кембрийская мутация массовым поступлением в морские воды огромных количеств вулканогенного фосфора? Впрочем, вполне вероятен и обратный случай. Как известно, фосфор — один из главных элементов живых существ. В мясе животных его содержится до нескольких десятых долей процента при общем содержании в земной коре всего 0,08 %. Не могло ли массовое отложение фосфоритов на границе кембрия и докембрия указывать на катастрофическое вымирание мягкотелых докембрийских организмов? Ведь некоторые, более молодые месторождения фосфоритов приурочены как раз к скоплениям остатков некогда существовавших животных.
Но, может быть, на современной стадии исследований не так важно придумать объяснение всем этим деталям, как выяснить во всех деталях сам ход процесса преобразования органического мира на границе протерозоя и палеозоя. В частности, определенные изменения на этой границе претерпевают и растительные остатки. Первые известковые водоросли (не синезеленые, а эпифитоны, ренальцисы и другие растения с настоящим карбонатным «скелетом») появляются несколько раньше, чем первые археоциаты или моллюски. Изменяются на границе кембрия и другие группы органических остатков — строматолиты, онколиты, акритархи. Выяснение всех закономерностей — очень интересная задача ближайшего будущего.
Основные подразделения верхнего докембрия и их палеонтологическая характеристика