ЧТО ТАКОЕ ТАФОНОМИЯ?

(О НОВОЙ ОТРАСЛИ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И ИСТОРИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ
— УЧЕНИИ О ЗАХОРОНЕНИИ)

  


 

Профессор И. А. Ефремов

  
«
 
 

То новое направление в палеонтологии и исторической геологии, которое намечено мною и названо "тафономией" [cноска], нельзя сравнивать с открытием, понимая под этим словом значительные, качественно отличные от известного ранее, шаги науки вперед.

Открытие — ступень восхождения науки, заметная издалека и каждому. Тафономия в геологической летописи представляется мне рядом еще слабо заметных вех, протянувшихся в ту неизвестную пока область науки, где нет торных дорог и троп.

Повидимому, так обстоит дело со всеми науками, которые еще во многом зависят от элементарного накопления новых фактов и не могут развивать свои построения путем постановки экспериментов.

Палеонтология — наука о древней жизни, о ныне исчезнувших существах, находится как бы на границе двух разнородных наук, пользующихся разными методами исследования, оперирующими с различным материалом — геологии и биологии.

С одной стороны, остатки древних живых существ, каковы бы они ни были, могут изучаться только как живые существа, а не отвлеченные символы или знаки, формы кристаллических решеток или химические элементы. Поэтому палеонтология немыслима иначе, как среди биологических наук, являясь по существу отраслью ботаники или зоологии, изучающих флору или фауну прошлого.

С другой стороны, геология, именно историческая геология, изучающая всю великую последовательность напластований земной коры — геологическую летопись, воссоздает конкретный исторический ход развития жизни в связи с изменением поверхности нашей планеты. Без геологической последовательности, без своей гигантской исторической перспективы палеонтология как наука не может даже претендовать на самостоятельное существование и является лишь одним из многочисленных разделов биологии.

Такое пограничное между двумя крупными разделами естествознания положение палеонтологии создает ее многочисленные затруднения и обусловливает слабость теоретических построений.

Палеонтолог, сосредоточивший свои усилия на исследовании ископаемых животных биологическими методами как зоолог, отрывается от конкретной геологической почвы — теряет историческую перспективу и рассматривает организм как вещь в себе, вне его условий существования. Палеонтолог, направивший всю работу по линии геологической, обративший особое внимание на выяснение последовательности появления тех или иных организмов в пластах горных пород, превращается в регистратора событий, описателя, не понимающего причин изменений, так как он не понимает ископаемых остатков как живые организмы.

И в том и в другом случае наука перестает быть наукой, или превращаясь в беспочвенные умствования, или же схоластически и неверно освещая сложные и противоречивые явления с какой-то одной стороны.

Указанные особенности палеонтологии приводят к тому, что при формальном, безидейном развитии исследований, разрыв между двумя основными способами подхода к вымершим организмам усугубляется и приходит в тупик, в противоречие с теми возможностями, какими вообще располагает данная наука.

Такое состояние характерно в настоящий момент для зарубежной палеонтологии. Там исследователи или хватаются за формулы морганистской генетики, ища в них выхода и не считаясь совершенно с конкретным фоном геологической истории, или же объявляют палеонтологию "жалкой" наукой, пригодной только для того, чтобы помогать геологам устанавливать последовательность напластования горных пород, составлять геологические разрезы.

И то и другое направление сходятся в общем тупике признания непознаваемости мира, бессилия науки дать материалистическое объяснение всей великой восходящей лестнице развития живых существ. Диалектическая марксистская философия дает советской палеонтологии, как и всем другим наукам, возможность избежать тупиков формального мышления и схоластики.

Нам очевидно, что только разностороннее исследование, умелое сочетание обоих путей палеонтологического исследования дадут надлежащий результат.

Поэтому наша палеонтология отрицает непознаваемость и не чувствует бессилия перед лицом труднейших задач современной науки. Для нашего биолога рассмотрение организма вне условий его существования, т. е. пищи, окружающей среды, размножения и т. п., столь же нелепо, как, например, для конструктора самолета нелепо вести изучение проблемы летания, не принимая во внимание воздух.

Отсюда совершенно ясен главнейший вопрос методологии палеонтологических исследований — изучение остатков организмов прошлого как живых организмов биологическим путем и глубокое изучение исторической последовательности смены вымерших организмов, исторических изменений условий их существования, внешней среды и всех условий прошлых времен, который дает нам геология. Обе стороны палеонтологии — и биологическая и геологическая — должны развиваться совместно, отвечая как на теоретические, так и на практические вопросы и геологии и биологии.

Само собой разумеется, что найти правильное сочетание обеих линий развития палеонтологии нелегко, что по этому поводу будут возникать ошибки и споры.

Так, в настоящее время, подчиняясь гигантскому размаху, а главное темпам геологических исследований, руководители многих палеонтологических лабораторий в геологических институтах и управлениях проводят своеобразную нигилистическую линию узко прикладной, определительской работы, очень сильно сократив, а подчас и совсем прекратив собственно палеонтологические исследования, не говоря уже о теоретических изысканиях. Имеется и другая крайность — палеонтологи призывают сосредоточить все усилия на теоретической работе, принявшись за переработку накопленного старого материала, приостановив раскопки новых палеонтологических материалов и сократив непосредственное обслуживание геологической практики. В нашей литературе были выступления, прямо называющие получение новых материалов, добывание новых фактов, составляющее в любой науке первейший долг каждого ученого, "кладоискательством" и "музейным любительством".

Не нужно доказывать, что обе крайности являются ошибочными и не смогут обеспечить правильное развитие палеонтологии. Начавшее было усиленно развиваться в двадцатых годах нашего века палеобиологическое направление в палеонтологии, по существу представлявшее собою совершенно правильный путь, не оправдало возлагавшихся на него надежд из-за неверной методики исследования и стремления к непосильно широкому охвату вопросов. Если основатель палеобиологии В. О. Ковалевский правильно считал возможным говорить об условиях жизни прошлого, исходя из функциональной анатомии вымерших животных только в общем, крупном плане, то его неудачные последователи (главный из них — О. Абель) начали восстанавливать целые "картины жизни" прошлого. Функциональная анатомия дает достоверные результаты (при неполноте ископаемых остатков) лишь на наиболее сложно устроенных организмах — позвоночных, насекомых, в которых условия жизни отражаются на целом ряде признаков. Вместе с тем, ни позвоночные, ни насекомые не захороняются в условиях своей жизни потому, что осадочные породы — это продукты подводного накопления осадков в местах, довольно удаленных от непосредственных мест обитания животных. Не следует смешивать этих особенностей захоронения с вторичным залеганием палеонтологических остатков, подвергнутых переотложению уже после своего захоронения. Очевидно, организмы, наиболее выгодные для палеобиологического анализа, не могут, в огромном большинстве случаев, характеризовать непосредственно "картины жизни" в местах своего захоронения.

Для беспозвоночных животных, остатки которых дают мало для палеобиологического анализа, исследователи стали на иной путь, пытаясь подойти, так сказать, с другой стороны, путем изучения отложений, вмещающих остатки беспозвоночных животных. Это палеоэкологическое направление скоро также выявило свою ограниченность, базируясь большей частью на донных беспозвоночных (бентосе). Эти неподвижные прикрепленные животные или животные с узкими возможностями передвижения действительно обитали там, где захоронялись. Однако массовая гибель и захоронение животных, как правило, вызывались изменением в накоплении осадков. На месте обитания животных отлагались не те осадки, которые могли бы характеризовать среду обитания. Остатки беспозвоночных животных тоже залегают в отложениях, характерных для их гибели, а не для обитания, с той лишь разницей (от позвоночных), что находятся непосредственно на месте своей жизни. Это обстоятельство сильно скомпрометировало достоверность выводов палеоэкологического направления. Совершенно очевидно, что ни то, ни другое из указанных направлений не могли сами по себе обеспечить решение основных палеонтологических проблем, при всей их ценности, как вспомогательных методик. Исходя из анализа слабых сторон палеобиологического и палеоэкологического направлений очевидно, какое важное значение в том и в другом случае имеет понимание того, как захороняются, становятся окаменелостями животные и растения геологического прошлого. Тафономия [cноска] ставит своей целью решение именно этих вопросов и также является одной из попыток сочетания биологической и геологической сторон палеонтологии. Было бы наивным думать, что тафономия является единственным или главным путем в этом направлении. Это всего лишь один из многих возможных в дальнейшем способов исследования.

Каждый ученый, за исключением, может быть, великих и редких гениальных гигантов мысли, полностью является сыном своей эпохи, своего уровня научных знаний. Он отвечает на тот или другой из вопросов идущей широким фронтом науки, вопросов, которые определяются суммой накопленных к этому моменту фактов и теорий, и в этом сущность почти всякого открытия.

Одним из подобных вопросов в палеонтологии и исторической геологии, назревших именно для советской науки, был, как мы видели выше, вопрос о том, как образуются палеонтологические документы — окаменелые остатки растений и животных прошлых геологических эпох.

Живые существа, обитающие на поверхности нашей планеты и образующие ее живую оболочку, подчиняются тем закономерностям и процессам, которые действуют в этой оболочке — биосфере. Но их остатки, преимущественно твердые — кости, зубы, раковины, древесина,— попадают в рыхлые осадки, которые затвердевают, превращаясь в осадочные горные породы: песчаники, известняки и глины. Окаменевая или, как говорят, фоссилизируясь, остатки животных или растений становятся составными частями горных пород. Следовательно, превращаясь в окаменелости, живые организмы из составных частей биосферы — живой оболочки Земли — становятся частями каменной оболочки Земли — литосферы — и подчиняются закономерностям геологических процессов.

Таким образом, любые ископаемые остатки растений и животных могут получиться только в результате сложной цепи процессов, начало которых происходит в области природы, изучаемой биологией, а конец — в области геологии. Но эта цепь не могла быть изучена на своем протяжении, так как оказалась разорванной между двумя, сильно различающимися науками — геологией и биологией. Поэтому как в той, так и в другой науке господствовало убеждение, что образование окаменелостей — это явление случайное. Мало того. Историческая геология в своем познании истории и жизни Земли прослеживает шаг за шагом всю последовательность напластований осадочных пород... Эти слои, залегающие один над другим, удачно сравниваются с листами исполинской книги природы, собственно и составляющими геологическую летопись. Уже давно мы стали понимать, что эта летопись неполная, что в ней отсутствуют не только отдельные страницы, но и целые пачки листов — слоев.

Дарвин первый поставил вопрос о неполноте геологической летописи научно и дал первые формулировки. Однако он основывался больше на соображениях из области палеонтологии. Позднее Дарвина большинство геологов, никогда не забывая формально упоминать о неполноте геологической летописи, не занимались дальнейшим изучением этой проблемы.

В полном соответствии с канонами формальной буржуазной науки историческая последовательность напластования горных пород рассматривалась со стороны созидающих ее процессов. Неизбежная и необходимая другая сторона любого геологического явления — процессы, разрушающие слои горных пород, стирающие и уничтожающие листы геологической летописи,— почти не подвергалась исследованию. Тем самым неполнота геологической летописи не могла быть раскрытой и оставалась неким символом, удобным для прикрытия слабо обоснованных построений как в исторической геологии, так и в палеонтологии.

Такое положение существовало в том круге вопросов геологии и палеонтологии, который привлек мое внимание и неотступно занимал главное место во всех размышлениях, наблюдениях и сопоставлениях в течение почти двадцати лет, после статьи академика П. П. Сушкина в журнале "Природа" еще в 1922 г. Наш крупнейший палеонтолог разбирал знаменитое местонахождение пресмыкающихся и земноводных пермского периода на р. Северной Двине у г. Котласа, открытое В. П. Амалицким. Могучая мысль ученого восстанавливала большую реку, переставшую течь 170 миллионов лет тому назад, оживляла целый мир странных животных, обитавших на ее берегах, раскрывала перед читателем необъятную перспективу времени и огромное количество нерешенных вопросов — интереснейших загадок науки... Это проникновение в глубину прошлых времен поразило меня. Я стал лаборантом академика П. П. Сушкина и его учеником.

Добросовестно очищая от породы, склеивая и сортируя бесчисленные окаменелые кости древних ящеров из этого же северодвинского местонахождения, изучая биологические науки в Ленинградском университете, я понемногу становился знатоком этих древнейших наземных позвоночных и мог бы сделаться палеонтологом-зоологом. Иными словами — стать ученым, подробно исследующим и описывающим строение ископаемых костей и по костям восстанавливающим древних обитателей суши, простиравшейся двести миллионов лет назад в области Заволжья и Приуралья и далее на восток.

Но с накоплением знаний ограниченные возможности выбранной науки стали представляться яснее. Пришло понимание того, что известные группы ископаемых как бы висят в воздухе, без связи с найденными в других местах, и отделены от первых миллионами лет по времени и тысячами километров расстояния. Что вместо гигантского потока когда-то бывшей жизни, далеко уходящего в прошлое, мы получаем лишь какие-то его обрывки. И наши выводы о мире прошлого, сделанные на основании этих обрывков, очень шатки, очень слабо обоснованы. Каждый новый факт, новая находка колеблет, а зачастую и полностью снимает прежние выводы, казавшиеся достоверными.

В те времена в наследие от старой России у нас, кроме великолепной галереи северодвинских древних ящеров, добытых профессором В. П. Амалицким, почти не было ничего другого по древнейшим наземным позвоночным. Мой учитель понимал необходимость прежде всего добыть побольше ископаемого материала, увеличить размах и широту исследований. И академик П. П. Сушкин посылал искать и раскапывать новые скопления окаменелых костей древних животных — местонахождения, как их называют палеонтологи.

Зимой я трудился над подготовкой палеонтологических остатков для изучения, летом становился "охотником за ископаемыми".

Так постепенно, год за годом росло число местонахождений, открывались новые животные и целые фауны на разных уровнях геологического времени. В Астраханской области, на горе Богдо, удалось найти остатки древнейших земноводных — стегоцефалов. Эти остатки залегали в известняках, образовавшихся на дне илистой морской бухты триасового времени, около ста пятидесяти миллионов лет тому назад.

Земноводные не могут жить в морской воде — от воздействия соленой воды на их незащищенную кожу нарушается обмен веществ, и животные погибают. Значит, остатки земноводных были принесены в морскую бухту откуда-то издалека. Значит, мало найти ископаемых в той или другой породе, надо еще понять, как они туда попали, чтобы решить, жили они здесь же или попали сюда далекими странниками. Странниками живыми или мертвыми?

Два последующих года пришлось посвятить изучению северных районов Европейской части Союза. Здесь мне повезло — удалось открыть богатейшие местонахождения древнейших земноводных небывалой еще сохранности. Черепа и кости этих животных, хотя и заключенные в твердый песчаник, оказались так прочны и свежи, что можно было очистить их от породы и изучить как скелеты ныне живущих животных.

Материалы эти впоследствии позволили ленинградскому анатому проф. А. П. Быстрову и мне написать книгу по анатомии древних земноводных, в которой строение скелета столь древних животных было разобрано с небывалой полнотой.

Но самым поразительным было то, что пласт серого песчаника, содержавший кости этих земноводных, оказался распространенным на огромной площади в тысячи квадратных километров, от Мезени до Унжи и от Северной Двины до Дона. Колоссальное количество животных было захоронено здесь 170 миллионов лет назад в какой-то относительно короткий промежуток времени. Таким образом оказалось, что палеонтологические остатки животных столь большой древности вовсе не являются величайшей редкостью, как это нам представлялось ранее.

Наоборот, эта гигантская область захоронения — "поле смерти" — по своим масштабам соизмерима с крупными геологическими процессами.

Еще более убедительным было исследование скоплений остатков динозавров в Средней Азии. Динозавры — гигантские ящеры, господствовавшие на земле в мезозойскую эру (эру средней жизни) в период от 120 до 60 миллионов лет тому назад. Их громадные кости, перепутанные, изломанные и беспорядочно смешанные с крупной галькой, образуют местами, вдоль северных подножий Тянь-Шаня, "костяные гряды", в которых залегают сотни тысяч тонн (в гряде Бозабы в низовьях р. Чу — миллионы тонн) костей, принадлежавших многим миллионам животных. Если добавить, что подобные скопления по существу являются остаточными, уцелевшими от размыва когда-то бывших еще больших скоплений целых скелетов, то "геологические" масштабы процессов образования местонахождений станут очевидными.

С накоплением опыта изучения местонахождений очень скоро стало ясным, что понять, как образуются местонахождения ископаемых животных без знания и тонкого понимания геологии, невозможно.

Необходимо было вести сопряженные геолого-палеонтологические исследования в местах, где находились интересные местонахождения ископаемых животных. Из них для понимания строения осадочных отложений, вмещающих остатки древнейших позвоночных, особенно много дали работы по пермским красноцветным материковым отложениям Приуралья. Два года я лазал по заброшенным подземным выработкам старинных рудников, в которых еще в конце восемнадцатого и в начале девятнадцатого века наши наблюдательные горняки находили кости интереснейших ящеров — самых древних, какие только были найдены на территории Советского Союза. На стенках старых выработок в заброшенных рудниках прослеживались мельчайшие подробности напластования пород, расшифровывались процессы их отложения, восстанавливались направления струй древних потоков. И вместе с этим накапливалось все больше сведений для палеонтологии — не только знание того, как залегают в породах ископаемые остатки, но и понимание почему они залегают так, а не иначе.

В дальнейшем, с развитием советской науки, благодаря возросшим материально-техническим возможностям, палеонтологи смогли проводить большие раскопки.

Так было раскопано Ишеевское местонахождение — остаток дельты реки, протекавшей на территории Татарии двести миллионов лет назад. В песках этой дельты было найдено множество костей — скелеты крупных пресмыкающихся — первых растительноядных ящеров; грызуноподобных ящеров; хищников с огромными зубами; необычайных животных, обладающих одновременно строением земноводных и пресмыкающихся; древних акул; крупных высокотелых рыб, похожих на нынешних сазанов, но еще более плоских и покрытых толстой эмалевой чешуей.

В Кировской области пробили целую подземную штольню, врезавшуюся в угол древней лагуны, куда были снесены остатки тысяч древних земноводных и рыб, захоронившихся в крепком белом известняке.

На горе у г. Белебея было раскопано болото двухсотмиллионнолетней давности, куда потоки во время когда-то бывшего половодья занесли остатки мелких ящеров и крупных крокодилообразных земноводных. И еще другие местонахождения вскрывались широкими площадками; строение их, до той поры загадочное, становилось все более ясным, особенно после дополнительных геологических исследований.

Были получены первые наблюдения, заложившие основы понимания закономерностей образования скоплений ископаемых остатков. Стало ясным, что окаменелости образуются не повсюду в пластах осадочных горных пород, но только там, где во время отложения этих пород были условия приноса остатков не живших на этом месте животных. Для животных или растений, обитавших на месте отложения осадков, их остатки переходили в окаменелости только там, где были условия для их сохранения.

После анализа этих процессов стало ясным, что видовой состав животных и растений, залегающий в данном слое, зависит в очень большой степени от скорости текучей воды, приносившей породу вместе с остатками.

Видовой состав животных или растений, живших на месте отложения, зависит больше всего от скорости отложения осадка и скорости его затвердения. Оказалось, что остатки животных и растений не представляют собою исключительной редкости — их присутствие в отложениях — закономерное правило.

Все эти и другие закономерности, выявленные при геологическом изучении местонахождений, позволили вывести важное для палеонтологии и геологической практики заключение: вся совокупность видов животных и растений, находимая в слоях одного геологического времени, не является сколько-нибудь полным отражением животного и растительного мира этого времени. Эта совокупность получена в результате преобладавших в то время противоречивых геологических процессов отложения и размыва, накопления и разрушения. Наши представления об органическом мире прошлого всегда должны учитывать эту крупную поправку.

Другой поправкой важного значения является понимание того, что материалом для образования окаменелостей в геологических процессах служат только наиболее многочисленные виды, а представители других видов исчезают из геологической летописи. Поэтому палеонтология дает нам только те виды, которые были наиболее процветающими в данный отрезок времени, и только те виды, которые жили вблизи областей отложения осадков.

За этими закономерностями, относящимися к палеонтологии, последовали другие, более общего порядка.

Оказалось, что избирательность — усредняющее действие процессов, образующих ископаемые остатки,— не ограничивается только органическим миром.

Проанализировав ход процессов разрушения пород, противостоящий накоплению осадков, удалось получить картину исторических изменений этого хода.

От наиболее древних этапов геологической летописи не сохранилось материковых отложений; от последующих же сохранились лишь те материковые осадки, которые были отложены в море: в морских участках речных дельт, в подводных промоинах — каньонах, в лагунах и бухтах. Только к концу последней геологической эры стали сохраняться и дошли до нас отложения поверхности материков — речных террас, озер, пещер. Таким образом, пресловутая неполнота геологической летописи — не случайное явление: она закономерна, специфична для каждого уровня геологического времени, может быть понята и объяснена.

Следовательно, если можно говорить об определенном наборе типов отложений — осадочных пород, свойственных каждому геологическому периоду, то можно думать и о их содержимом — органических остатках — не только окаменелостях, но и тех, которые имеют первостепенное экономическое значение — угле, нефти, фосфоритах. Понимание хода накопления органического вещества, исходного для образования нефти и угля, облегчается помощью тафономических закономерностей.

Положения тафономии еще не были опубликованы, как их пришлось применить для практики палеонтологических исследований в Центральной Азии.

Большая палеонтологическая экспедиция Академии наук СССР должна была проверить сведения о местонахождениях наземных животных, обитавших на материке, который был на территории Центральной Азии и особенно Монгольской Народной Республики, 70 миллионов лет назад, и организовать раскопки. Проводившие здесь в двадцатых годах исследования американские палеонтологи пришли к заключению, что центральноазиатский мезозойский материк был, как и сейчас, пустыней, страной с бедным растительным и животным миром. Между тем находки отдельных обломков костей, произведенные советскими исследователями в разных местах Монгольской Народной Республики, говорили о широком распространении местонахождений динозавров и древних крупных млекопитающих.

Применение тафономии позволило уже заранее сделать вывод: поскольку захороняются и переходят в окаменелости только многочисленные, преобладающие виды животных, то их нахождение прямо говорит о большой численности в эпоху их существования.

Но если их было много, то предположение о пустынности Монголии во время жизни динозавров должно быть отброшено, ибо для этих гигантских животных должна была существовать обильная и постоянная кормовая база из богатой растительности, невозможная в пустынной стране.

Так родилось предположение, противоположное взглядам американских ученых,— Центральная Азия в меловой период была заболоченной низменностью с множеством воды и богатейшей растительностью.

Но отсюда следовало, что в такой стране должны были существовать и самые громадные динозавры, до сих пор там еще не найденные. Исследования и раскопки Монгольской экспедиции подтвердили все эти тафономические положения. Были открыты громадные кладбища колоссальных динозавров — растительноядных, хищных, панцырных. Найдено множество черепах, крокодилы, большие кладбища очень древних болотных млекопитающих несколько более позднего времени.

Среди динозавров оказались виды исполинских зауропод, обитавших на морских побережьях. Также были найдены раковины моллюсков, крупные черепахи морского типа.

Так вместо пустыни в Монголии оказалась огромная заболоченная низменность, в непосредственной близости моря. Остатки болотных лесов были обнаружены почти повсеместно.

Успехи Монгольской экспедиции показали, что новое направление в палеонтологии и исторической геологии намечено в общем верно.

Впереди еще очень большая работа по дальнейшему развитию и применению тафономии, многие положения которой еще должны быть отработаны гораздо точнее.

Появление тафономии впервые именно в нашей стране не случайно и отражает общее стремление советской науки к всестороннему охвату изучаемых проблем.

 
 
 
 
 
 
 

Опубликовано в журнале "Природа", 1954, № 3, с. 48-54.