О том, как учились читать геологическую летопись!?
Наши знания о прошлом земной биосферы – сооружение из многих кирпичиков. Большинство краеугольных камней этого сооружения были заложены в конце XVIII – первой половине XIX вв. А началось всё с банального коллекционирования, моды на диковинки. Конечно, собиратели редкостей, среди которых были и кости невиданных зверей случались и в средние века, и в эпоху античности, но именно в XVIII веке появилась массовая для образованного класса мода собирать окаменелости. Соответственно появились и профессиональные сборщики. Среди них были такие, что вошли в историю, благодаря богатому улову.
Многодетная семья Эннинг держала лавочку редкостей в маленьком приморском городке Лайм-Реджис на юге Англии. Товар для этой лавочки они находили на скалистом побережье, привлекая к поиску и детей. Чаще всего это были окаменелые раковины аммонитов, но в 1811 году двенадцатилетняя Мэри Эннинг обнаружила нечто сногсшибательное. На первый взгляд, оно выглядело как огромный (6 метров в длину) вмурованный в скалу скелет рыбы. Хотя голова «рыбы» больше напоминала о крокодиле. Находка была продана за 23 фунта, описана при участии натуралиста Уильяма Конибера и получила имя «рыбоящер» – ихтиозавр.
В 1824 г. Мэри нашла ещё одно чудо-юдо , также описанное Конибером. Чудо-юдо походило на тюленя с лебяжьей шеей, но так же как и предыдущая находка имело анатомические черты рептилии. Его назвали плезиозавром.
Всего мисс Эннинг посчастливилось найти три полных скелета ихтиозавра, два полных скелета плезиозавра и одного летающего ящера диморфодона («двуформозуб»). Кроме того, на счету Мэри Эннинг множество менее впечатляющих, но не менее интересных с точки зрения истинного специалиста находок: раковины древних головоногих моллюсков аммонитов, скелеты рыб, фрагменты рептилий. Хотя заслугам Мэри перед наукой отдают должное, и она, безусловно, вошла в национальный британский пантеон, к учёным её обычно не причисляют. Дескать, специального образования она не имела, каких-либо теорий не выдвигала, просто собирала материал для изучения. Но, наверное, это не вполне справедливо. Каких-то системных знаний по палеонтологии тогда не имел никто. На этом этапе важно было накопить любые знания. А их у мисс Эннинг было немало. Её удивительные находки – не результат везения. А действительно знала, где искать. Говорили, что ей достаточно постучать по скале, чтобы определить, не содержатся ли там останки древних животных или растений. Она не просто обнаружила всех этих животных, а проделала сложную и кропотливую работу по извлечению их из породы. На раскопки одного из плезиозавров ушло 10 лет.
А тем временем другой англичанин трудился над превращением палеонтологии в полноценную науку. Хотя сам он утверждал, что ставит перед собой другую задачу – прогнозировать находки полезных ископаемых. Сын Оксфордширского кузнеца Уильям Смит (1769 – 1839) в юности освоил профессию топографа, а потом стал горным инженером на угольных шахтах Сомерсетшира. Но с детства его занимали окаменелые раковины, которые он находил, в родных холмах. Позже его стали занимать раковины, которые попадались на глазах в стенках шахты. Будучи человеком наблюдательным, он заметил, что определённым слоям (стратам) соответствует определённый тип окаменелостей.
Позже Смитимел случай убедиться, что, во-первых, пласты эти обычно следуют друг за другом в определенном порядке, который сохраняется в различных районах Англии. Во-вторых, ископаемые остатки двух соседних пластов сравнительно мало отличаются между собой. В-третьих, чем дальше отстоят друг от друга (по вертикали) отдельные пласты, тем больше разнятся и схороненные в них останки организмов.
В 1799 г. Смит предложил гипотезу, включающую в себя два постулата:
1) слои, содержащие одинаковые окаменелости, являются одновозрастными;
2) слои, содержащие разные окаменелости, являются разновозрастными.
Таким образом, по содержащимся в породах останкам животных и растений можно определять относительный возраст этих пород. Такова была общая идея, но чтобы её обосновать, нужно было проследить геологические пласты на как можно большем протяжении и показать, что сходные окаменелости встречаются повсюду.
Смит изучал расположение окаменелостей-маркеров по вертикали, наблюдая стенки угольных шахт. Он изучал их расположение по горизонтали, наблюдая стенки Сомерсетширского угольного канала, и просто собирая образцы вдоль дорог. В качестве топографа он много путешествовал и, когда ехал куда-нибудь в коляске или дилижансе, всегда сидел рядом с кучером и внимательно рассматривал обочину дороги.
После пятнадцатилетнего периода сбора материала Смит построил сводный стратиграфический разрез Англии, где выделил 23 последовательных слоя. В 1815 году была опубликована карта Британии, где было обозначено распространение различных геологических пластов, определённых по руководящим ископаемым моллюскам, «Карта, которая изменила мир». Сейчас она как величайшая реликвия висит на стене в одном из помещений Лондонского Геологического общества.
Карта дала возможность получить представление об относительной хронологии развития животного и растительного мира на Земле, но сам Смитполагал главными потребителями своих идей промышленников, людей сугубо практических. Порой он демонстрировал удивительное равнодушие к тому, чтобы разобраться в вопросе, почему горные породы залегают именно так, а не иначе. «Я не стал ломать голову над происхождением пластов и удовлетворился знанием того, как они расположены, — писал он. — Вопросы «почему» и «зачем» не могут относиться к компетенции маркшейдера».
Великий французский естествоиспытатель Жорж Кювье (1769 – 1832) был ровесником Уильяма Смита, но сферой его компетенции была сравнительная анатомия различных животных, в том числе известных исключительно по ископаемым останкам. В этой области он накопил столько знаний, что мог «распознавать род и различать вид по одному обломку кости». Эта его способность производила глубокое впечатление на современников. Классик французской литературы Оноре Бальзак писал в своём романе «Шагреневая кожа»:
«Пускались ли вы когда-нибудь в бесконечность пространства и времени, читая геологические сочинения Кювье? Уносимые его гением, парили ли вы над бездонной пропастью минувшего, точно поддерживаемые рукой волшебника? Когда в различных разрезах и различных слоях, в монмартрских каменоломнях и в уральском сланце обнаруживаются ископаемые, чьи останки относятся ко временам допотопным, душа испытывает страх, ибо перед ней приоткрываются миллиарды лет, миллионы народов, не только исчезнувших из слабой памяти человечества, но забытых даже нерушимым божественным преданием, и лишь прах минувшего, скопившийся на поверхности земного шара, образует почву в два фута глубиною, дающую нам цветы и хлеб. Разве Кювье не величайший поэт нашего века? Лорд Байрон словами воспроизвел волнения души, но бессмертный наш естествоиспытатель воссоздал миры при помощи выбеленных временем костей; подобно Кадму, он отстроил города при помощи зубов, он вновь населил тысячи лесов всеми чудищами зоологии благодаря нескольким кускам каменного угля; восстановил поколения гигантов по одной лишь ноге мамонта. Образы встают, растут и в соответствии с исполинским своим ростом меняют вид целых областей. В своих цифрах он поэт; он великолепен, когда к семи приставляет нуль. Не произнося искусственных магических слов, он воскрешает небытие; он откапывает частицу гипса, замечает на ней отпечаток и восклицает: “Смотрите! ” Мрамор становится вдруг животным, смерть — жизнью, открывается целый мир! После неисчислимых династий гигантских созданий, после рыбьих племен и моллюсковых кланов появляется наконец род человеческий, выродок грандиозного типа, сраженного, быть может, создателем. Воодушевленные мыслью ученого, перед которым воскресает прошлое, эти жалкие люди, рожденные вчера, могут проникнуть в хаос, запеть бесконечный гимн и начертать себе былые судьбы вселенной в виде вспять обращенного Апокалипсиса».
И, конечно же, Кювье не мог не заметить глубокие различия в анатомии животных, останки которых находили в разных геологических пластах. Всё выглядело так, будто фауна Земли коренным образом менялась от эпохи к эпохе. Итогом его многолетних наблюдений стала работа под названием «Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара и об изменениях, какие они произвели в животном царстве». Но несмотря на то, что Кювье наглядно показал изменчивость фауны, он не разделял теории своего земляка и современника Жана Батиста Ламарка ( 1744 – 1829) о её постепенном непрерывном изменении, эволюции. По мнению мэтра сравнительной анатомии, отдельные виды не претерпевали никаких изменений, но животный мир радикально менялся в результате грандиозных катастроф. Огромные области земного шара опустошались и затем заселялись выходцами из других областей. Эти же области в свою очередь подвергались катастрофе, например, затапливались. Так в геологической летописи возникала иллюзия появления новых животных из ниоткуда.
Причина того, что один из величайших естествоиспытателей своего времени упорно отвергал идею эволюции, заключается в том, что в его время ещё очень мало знали о возрасте находок и сроках, с которыми приходится иметь дело. Шкала Уильяма Смита позволяла установить относительный, но не абсолютный возраст. Тогда полагали, что речь идёт о тысячах, от силы, о десятках тысяч лет. Между тем, древнеегипетские животные, сохранившиеся в виде рисунков или мумий, и чей возраст в 4-5 тыс. лет устанавливался по надписям, не имели никаких существенных анатомических различий с современными. Это и заставляло Кювье думать, что виды неизменны.
Путь решения этой проблемы указал Чарльз Лайель (1797 – 1875). Свой путь в науке он начал в 20-е годы XIX века с ряда описательных работ, а потом у него возникла мысль написать учебник геологии. В ходе этой тривиальной, как ему вначале казалось, работы Лайель обнаружил, что уже имеющиеся трактаты, которые он хотел скомпилировать, во-первых бессистемны, а во-вторых иногда противоречат фактам, которые он сам наблюдал, работая в поле. «Я почувствовал, — писал Ч.Лайель, — что предмет, в котором нужно произвести столько реформ и переделок, в котором сам приобретаешь новые идеи и вырабатываешь новые теории по мере выполнения своей задачи, в котором приходится постоянно опровергать и находить аргументы, — что такой предмет должен быть разработан в книге, не имеющей ничего общего с учебником. Приходилось не излагать готовые истины ученикам, а вести диалог с равными себе».
Новые экспедиции лишь укрепили учёного в его сомнениях. В итоге всё это вылилось в трёхтомный труд «Основные начала геологии». Тома выходили в 1830, 1832 и 1833 гг. Главная мысль заключается в том, что «с древнейших времен до наших дней не действовали никакие другие причины, кроме тех, которые ныне действуют, что действие их всегда проявлялось с той же энергией, которую они проявляют ныне» и что, следовательно, изучение современных явлений может дать надёжный ключ к разбору более древних геологических памятников». Эта теория получила название актуализм.
На многочисленных примерах Лайель убедительно показал значение различных факторов породообразования, в том числе и факторов слабых, действующих медленно и исподволь. Что между геологическими пластами на самом деле нет непроходимой грани, и постепенные изменения вполне просматриваются. Что осадочная толща не возникла в результате единовременной катастрофы, и накапливалась даже не тысячи, а миллионы лет.
Поначалу теорию актуализма восприняли в научном мире с большим скепсисом, но по мере того, как накапливались факты, она набирала всё больше и больше сторонников.
Труд Лайеля произвёл огромное впечатление на молодого Чарльза Дарвина (1809 – 1882), который в ту пору как раз собирался в своё знаменитое кругосветное путешествие. «Когда я отправился на «Бигле», — вспоминал он, — профессор Генсло, который, как и все геологи в ту эпоху, верил в последовательные катастрофы, посоветовал мне достать и изучить только что опубликованный первый том «Основных начал», но ни в коем случае не принимать его теорий». Но проведя несколько лет в кругосветном плавании, Дарвин имел возможность наблюдать множество самых разных геологических образований, и всё, что он видел, убеждало его в правоте Лайеля. К 40-м годам в этой правоте уже мало кто сомневался.
«Основные начала геологии» дали толчок к размышлениям самого Дарвина. Тем самым размышлениям, которые вылились в опубликованную в 1859 году книгу «Происхождение видов путём естественного отбора».
Автор: Кот-учёный
"