Далее, средний лаврентийский ярус изобилует углеродом или углистым веществом. Правда, оно находится в форме графита или плюмбаго, но это состояние может быть результатом метаморфизма; и мы знаем, что углерод угольных пластов и битуминозных сланцев гораздо более современных времен превратился в графит. Более того, графит встречается именно так, как мы и ожидали бы, если бы он имел органическое происхождение. Он находится в рассеянном состоянии в известняке, точно так же, как битуминозное вещество встречается в неизмененных породах этого типа. Он встречается в виде прослоек в гнейсе, подобно тому как углеродистые и битуминозные вещества встречаются в сланцах обычных ископаемых пород, где эти вещества, как известно, имеют органическое происхождение. Графит также встречается в очень чистом виде в нерегулярных жилах, точно так же, как в некоторых битуминозных формациях нефть, просачиваясь в трещины, затвердевала в асфальт или углистое вещество.
К этим фактам можно добавить наличие мощных пластов и жил железной руды и апатита, или фосфата кальция (костяной муки). Оба этих вещества встречаются в рассеянном состоянии почти во всех породах, но они концентрируются в определенные месторождения под воздействием жизни. Железо обычно выщелачивается и переотлагается кислотами, образующимися при разложении растительного вещества, как мы видим в глинистых железняках каменноугольной формации и в болотных железных рудах. Фосфат кальция поглощается многими животными и образует их раковины или скелеты, а после их смерти отлагается пластами на морском дне, иногда в очень значительных масштабах.
Совокупность всех этих явлений в среднем лаврентийском ярусе может служить веским основанием полагать, что, если бы мы могли обнаружить эти породы в неизмененном состоянии, мы нашли бы известняки, заполненные морскими окаменелостями, а графит, демонстрирующий формы или структуру растений. Единственная поразительная особенность этого вывода заключается в том, что если мы признаем его, мы должны также признать, что жизнь в лаврентийское время развивалась с избытком, не уступающим, если не превосходящим, любой последующий период. Тем не менее, в этом нет ничего невероятного, ибо если форм жизни было мало и они были низшими, их размножение могло быть быстрым, поскольку оно ничем не сдерживалось; и они, несомненно, находили в древних морях избыток материала, которым можно было питаться и из которого можно было строить свои скелеты. Доктор Хант подсчитал, что количество углерода, ныне заключенного в виде углистого вещества, если бы оно было рассеяно в атмосфере в виде углекислого газа, в 600 раз превышало бы количество этого газа, присутствующего в воздухе в настоящее время. Еще более огромное количество заключено в известняках различных геологических формаций. Тот же химик показал, что количество извести, удерживаемой в растворе в океане, должно было быть гораздо больше в лаврентийские времена, чем в настоящее время. Эти факты, по крайней мере, позволяют нам предположить, что в эозойские времена существовали огромные запасы углерода и извести, доступные для таких существ с низкой организацией, которые были способны ими воспользоваться; и у нас нет оснований сомневаться в том, что могли существовать растения и животные, устроенные так, чтобы процветать в подобных условиях, в которых, возможно, едва ли могла существовать какая-либо современная разновидность.
Эти вероятности заставили геологов с тревогой искать любые следы ископаемых органических остатков в старых лаврентийских породах; и они были вознаграждены открытием одного вида, Эозоон (Eozoon Canadense), который до сих пор часто называют лишь проблематичной окаменелостью; но это в значительной степени проистекает из повсеместного недостатка знаний, достаточных для оценки доказательств его органического характера. Как только это признается, мы получаем в самом существовании Эозоона достаточную причину для накопления значительной части лаврентийского известняка, хотя есть основания полагать, что он был не единственным обитателем тех древних морей.
Рис. 15 (№№ 1–4). — Небольшой выветренный образец Эозоона. Из Петит-Насьон.
1, натуральная величина; показаны общая форма, ацервулиновая часть сверху и ламинированная часть снизу. 2, увеличенные слепки ячеек из верхней части. 3, увеличенные слепки ячеек из нижней части ацервулиновой части. 4, увеличенные слепки слоев саркода из ламинированной части.
Лучшие образцы Эозоона встречаются в виде округлых, сплюснутых или более или менее неправильных комков или масс в определенных слоях лаврентийского известняка. При выветривании на поверхности породы эти комки обнаруживают правильную концентрическую ламинацию, вызванную тонкими волокнами известняка, чередующимися с другими минеральными веществами, заполняющими промежутки между ними. Когда эти промежуточные слои состоят из таких минералов, как серпентин, логанит, пироксен или доломит, которые более устойчивы, чем известняк, они выступают при выветривании или при травлении известняка кислотой, так что ламинация становится очень отчетливой. На нижней поверхности масс слои выглядят толще, чем сверху, а в идеальных образцах видно, как по направлению к поверхности они распадаются на мелкие округлые пузырьки кальцита, похожие на маленькие пузырьки, которые образуют так называемое ацервулиновое состояние Эозоона (рис. 15, № 2). Срезы окаменелости, протравленные кислотой, показывают эти проявления очень отчетливо и даже могут быть использованы для печати, чтобы получить идеальные отпечатки структуры (рис. 16).
Рис. 16. — Отпечаток образца Эозоона, слегка протравленного кислотой. Он показывает ламинацию, а с одной стороны — фрагментарный Эозоон (из книги «Заря жизни на Земле»).
При травлении небольшого фрагмента или среза очень разбавленной кислотой, чтобы медленно растворить кальцит, если образец хорошо сохранился, мы обнаруживаем, что слои кальцита имеют очень любопытную структуру. На это указывает появление маленьких белых или прозрачных нитей серпентина, доломита или пироксена, которые разветвляются по всему веществу слоев известняка и остаются нетронутыми после того, как они были растворены. Эти маленькие отростки изначально должны были быть порами в слоях известняка, которые были заполнены веществом, составляющим чередующиеся ламины. В дополнение к этому, если мы используем несколько более мощный микроскоп, и особенно если мы изучаем структуры, видимые в тонких прозрачных срезах, мы можем заметить еще более тонкую тубуляцию вдоль сторон слоев кальцита, представленную чрезвычайно мелкими параллельными стержнями минерального вещества (рис. 17, 18).
Теперь, если мы будем рассматривать эти структуры как структуры инфильтрированной окаменелости, как описано в прошлой главе, их интерпретация не будет сложной. Первоначальный организм состоял из известкового вещества в тонких концентрических ламинах, соединенных друг с другом столбиками и пластинками из аналогичного материала. Между этими ламинами располагалось мягкое, желеобразное вещество морского животного, растущего путем добавления последовательных слоев, каждый из которых был защищен тонкой известковой коркой. Слои изначально были пронизаны очень многочисленными параллельными канальцами, позволявшими мягкой протоплазме проникать в них; и когда в процессе роста возникала необходимость укрепить эти слои, они утолщались за счет дополнительного отложения, пронизанного более крупными и разветвляющимися каналами. Когда животное погибало, а его мягкие части удалялись в результате разложения, камеры между ламинами, а также мельчайшие каналы и канальцы заполнялись минеральным веществом способом, описанным в прошлой главе, и в таком сохраненном виде становились абсолютно неразрушимыми при любых обстоятельствах, кроме полного плавления.
Рис. 17. — Увеличенная группа каналов в дополнительном скелете Эозоона.
Взято из образца, в котором они были впервые распознаны (из книги «Заря жизни на Земле»).
Рис. 18. — Часть Эозоона, увеличенная в 100 раз, показывающая первоначальную клеточную стенку с тубуляцией и дополнительный скелет с каналами. — По Карпентеру.
a, первоначальная тубулированная стенка или «нуммулиновый слой». Более увеличено на рис. A. b, c, промежуточный скелет с каналами.
Эта интерпретация приводит к выводу, к которому я пришел при изучении первого хорошо сохранившегося образца, когда-либо представленного для микроскопического исследования, что животное, которое произвело известковый скелет Эозоона, было представителем того низшего класса простейших, известного как фораминиферы; которые, прожив всю геологическую историю, до сих пор в изобилии встречаются в море. Основные различия заключаются в том, что Эозоон представляет собой несколько обобщенную структуру, промежуточную между двумя современными типами, и что он достигал гигантских размеров по сравнению с большинством этих организмов в более поздние периоды. Насколько близко он приближается по структуре к некоторым современным формам, можно увидеть при сравнении современного вида, представленного на рис. 19, в котором части, соответствующие камерам, ламинам, канальцам и каналам Эозоона, могут быть легко различимы.
Рис. 19. — Увеличенная часть раковины Calcarina. — По Карпентеру.
a, ячейки. b, первоначальная клеточная стенка с канальцами. c, дополнительный скелет с каналами.
Современные животные этой группы полностью состоят из мягкой студенистой протоплазмы или саркода, внешний слой которого обычно несколько плотнее внутренней части; но оба они бесструктурны, за исключением того, что внутренний слой может иметь более или менее отчетливый зернистый вид. Многие из них имеют отчетливое пятно или ячейку, называемую ядром, а некоторые имеют крошечные прозрачные пузырьки, которые попеременно сокращаются и расширяются и, по-видимому, являются органами кровообращения или выделения. У них нет собственного пищеварительного канала, но они принимают пищу в общую массу и переваривают ее во временных полостях. Их средства передвижения и захвата — это мягкие нитевидные или пальцевидные отростки, выдвигаемые по желанию с поверхности любой части тела и известные как ложные ножки (псевдоподии). От этих отростков вся группа получила название ризопод, или корненогих животных. Их можно рассматривать как простейшую и низшую форму животной жизни, достоверно известную нам.
Очень многочисленные виды этих существ, существующих в водах современного мира, могут быть разделены на три основные группы. Первая и высшая включает тех, у которых есть лопастные или пальцевидные псевдоподии, а также хорошо развитое ядро и пульсирующий пузырек (рис. 20, a). Они в основном являются обитателями пресных вод и лишены твердой корки или раковины. Вторая группа, включающая многих обитателей моря, а также пресных вод, имеет нитевидные радиальные псевдоподии (рис. 20 b). Некоторые из них образуют красивые кремнистые скелеты. Третья группа, по существу морская, состоит из тех, у кого есть сетчатые псевдоподии, и они обычно лишены отчетливого ядра и пульсирующего пузырька (рис. 21). Они производят красивые известковые скелеты, часто очень сложные, или иногда довольствуются тем, что покрывают себя коркой из агглютинированных песчинок. Именно к этой последней группе относится Эозоон, причем к ее высшему подразделению — тому, у которого раковина перфорирована мелкими порами, часто двух видов. Любопытно, что точно так же, как у нас камеры и поры Эозоона заполнены серпентином, так и во всех геологических формациях и в современных морях нередко можно встретить фораминифер, полости которых заполнены глауконитом и другими водными силикатами, родственными серпентину.
Рис. 20. — a, Amœba, пресноводная голая ризопода; и b, Actinophrys, пресноводное простейшее из группы радиолярий, с нитевидными псевдоподиями.
Рис. 21. — Nonionina, современная морская фораминифера. Показывает свою камерную раковину и сетчатые псевдоподии. — По Карпентеру.
Если мы попытаемся проследить ризопод далее от среднего лаврентийского яруса, мы столкнемся с большим пробелом в верхнем лаврентийском ярусе. Вид Eozoon Bavaricum, однако, был найден в породах, по-видимому, гуронского возраста; но это последнее известное появление Эозоона в собственном смысле этого слова. В кембрийском или силурийско-кембрийском периодах, однако, мы встречаем много гигантских простейших, особенно тех, которые известны как Stromatopora, Archæocyathus, Receptaculites и Cryptozoon.
Рис. 22. — Stromatopora concentrica. — По Холлу.
a, разрез того же самого, увеличенный. b, небольшая часть при сильном увеличении, показывающая ламины и столбики.
Типичные строматопоры, или слоистые кораллы, состоят, подобно Эозоону, из концентрических слоев, соединенных многочисленными столбиками, которые часто, хотя и не всегда, более определенны и регулярны, чем у лаврентийской окаменелости. Ламины перфорированы, но более грубо, чем у Эозоона, и они часто утолщены дополнительным отложением, которое в некоторых формах представляет каналы, расходящиеся от вертикальных трубок или пучков трубок, пронизывающих массу (рис. 22, 23). Способ роста строматопор должен был очень напоминать рост Эозоона, и производимые формы настолько похожи, что их часто совершенно невозможно различить невооруженным глазом. Подобно Эозоону, они образуют вещество важных известняков, и отдельные массы иногда достигают трех футов в диаметре. Строматопоры распространены от верхнего кембрия до девона включительно. В каменноугольном периоде они продолжаются более мелкими и регулярными организмами рода Loftusia, и этот род, по-видимому, простирается без заметных изменений до эоценового третичного периода. Современные исследователи строматопор, по-видимому, склонны перевести их из типа простейших в тип гидроидов. Причины этого кажутся убедительными в случае некоторых форм, но, на мой взгляд, не выдерживают критики в других, особенно в более старых формах. В конечном итоге может оказаться, что группа в том виде, в каком она сейчас рассматривается, включает очень разные типы структуры. В наше время я не знаю более близкого представителя, чем животное, скелет которого часто прилипает красными инкрустирующими пятнами к нашим образцам кораллов и которое известно как Polytrema. По общей структуре оно недалеко ушло от очень дегенеративного вида строматопоры.
Рис. 23. — Caunopora planulata. Показывает радиальные каналы на выветренной поверхности. Девон. — По Холлу.
Любопытно, что в указанной выше линии преемственности красивая тубулированная клеточная стенка Эозоона исчезает; и эта структура, по-видимому, после лаврентийского периода навсегда отделяется от крупных ламинированных простейших. Она вновь появляется в каменноугольном периоде у некоторых более мелких организмов типа нуммулитов, или «денежных» фораминифер, и продолжается в этой группе более мелких и свободноживущих животных до настоящего времени. В меловом и раннем третичном периодах фораминиферы различных типов были почти такими же великими строителями пород, как и в лаврентийском периоде. Некоторые из этих поздних строителей пород, однако, принадлежали к низшей или неперфорированной группе; другие — к высшим или роталиновым и нуммулиновым группам; и в целом они были индивидуально мелкими, компенсируя числом то, чего им не хватало в размере. Вероятно, условия для того, чтобы животные этого типа могли быстро и в больших масштабах собирать известковое вещество, были более благоприятными в лаврентийском периоде, чем когда-либо после.
Рис. 24. — Archæocyathus minganensis. Первичное простейшее. — По Биллингсу.
a, поры внутренней стенки.
В силурийско-кембрийскую эпоху появились две другие формы гигантских фораминиферовых простейших, сильно отличающиеся от Эозоона и, по-видимому, не предназначенные для того, чтобы пережить период, в котором они появились. Это были Archæocyathus, древние кубковые кораллы, и Receptaculites, которые, возможно, можно назвать мешковидными кораллами. Оба они по структуре весьма далеки от Эозоона, лишены его сложности в плане мельчайших канальцев и обладают большей регулярностью и сложностью в крупном масштабе. Archæocyathus имел форму полого перевернутого конуса с двойными перфорированными стенками, соединенными радиальными неправильными пластинками, также перфорированными (рис. 24). Его рассматривали как губку, и некоторые виды, безусловно, сопровождаются спикулами; но я установил, что они являются лишь случайными, и о них будет сказано в следующей главе. Истинная структура Archæocyathus состоит из радиальных известковых пластинок, заключающих камеры, соединенные порами. Archæocyathus появился в позднем кембрии и, по-видимому, вымер в силурийско-кембрийский период. Единственные более современные вещи, которые хоть сколько-нибудь напоминают его, — это фораминиферы под названием Dactylopora, которые относятся к третичному периоду.
Рис. 25. — Receptaculites. Реконструкция. — По Биллингсу.
a, апертура. b, внутренняя стенка. c, внешняя стенка. n, ядро, или первичная камера. v, внутренняя полость.
Receptaculites — еще более сложный организм. Он имеет мешковидную форму, часто достигая больших размеров, а двойные стенки состоят из квадратных или ромбических пластинок, соединенных друг с другом полыми трубками, от которых отходят каналы, пронизывающие пластинки (рис. 25). Эта любопытная структура ограничена силурийско-кембрийским периодом и настолько отличается от современных форм, что ее родство было предметом серьезных сомнений.
Рис. 26. — Разрез Loftusia Persica. Эоценовая фораминифера. Увеличено в пять раз. — По Карпентеру и Брэди.
Таким образом, перед нами предстает замечательный факт: в палеозойскую эру у нас нет точного представителя Эозоона, а вместо него — три расходящихся типа, отличающихся от него и друг от друга, все, по-видимому, специализированные для определенных целей, все временные по своей продолжительности; в то время как в более поздние времена природа, кажется, вернулась ближе к типу Эозоона, хотя и в меньшем масштабе, и разделила некоторые признаки, соединенные в нем. Часть этого любопытного результата может быть обусловлена нашим невежеством; и было бы интересно узнать, что мы, возможно, узнаем когда-нибудь, как этот тип жизни был представлен в долгом промежутке между гуронским и верхнекембрийским периодами, когда, возможно, существовали формы, которые позволили бы нам, по крайней мере, связать Эозоон и строматопору.