Камни, которые хотели превратиться в живых существ: как люди узнали, что такое окаменелости

Ученым-католикам трудно было поверить, что некоторые виды животных вымерли: всемилостивый и мудрый Бог не мог позволить своим творениям исчезнуть.

Ископаемые — это морские существа, выброшенные на сушу во время Всемирного потопа, — так объясняли происхождение остатков древних организмов ученые до того, как была сформулирована теория массовых вымираний. Почему людям было проще поверить в живого дракона, чем в вымершее животное, и какие еще небылицы сочиняли про окаменелости, рассказывает в книге «О чем молчат рыбы» морской биолог Хелен Скейлс. «Нож» публикует фрагмент о том, как с помощью зуба древней акулы натуралисты эпохи Просвещения узнали, что не все животные выжили со времен Ноя.

В XVII в., когда британский натуралист Джон Рей составлял свою злополучную книгу «История рыб», которая чуть не погубила Лондонское королевское общество, он изучал не только ныне живущих животных и растения, но и ископаемых. И он столкнулся с вопросами, которые будут преследовать его всю жизнь. Как окаменелости попали в землю и горные породы и как они образовались?

В то время выдвигалось множество теорий, объясняющих появление и исчезновение ископаемых остатков.

Широко была распространена идея, что окаменелости образованы самими камнями, пытавшимися воплотиться в живых существ. Согласно другой теории, они были морскими существами, выброшенными на сушу во время великого библейского потопа.

Ни одна из этих идей Джона Рея не устраивала. Он был религиозным человеком и признавал, что некоторые, но не все ископаемые остатки могли происходить из времен Ноя, однако он своими глазами видел, что они не лежат все вместе в одном слое горных пород, чего следовало бы ожидать, если бы они все оказались на суше в результате единственного катастрофического потопа.

Вместо этого в различных местах, где побывал, он находил окаменелости в отдельных пластах. Более того, дожди и водные потоки во время наводнений скорее смыли бы любых существ в море, а не наоборот. Он сомневался, что великий потоп мог перенести животных из моря на землю, тем более в горы.

В своих путешествиях Рей побывал на средиземноморском острове Мальта и видел среди горных пород высоко в горах аккуратные треугольные камни, в то время известные как glossopetrae (от греческих слов glossа и petra — «язык» и «камень»).

В Средние века люди верили, что эти «каменные языки» обладали большой силой, и носили их как кулоны или зашивали в специальные карманы в одежде.

В случае нападения змеи надо было достать треугольный камень и приложить его к месту укуса в надежде, что это спасет от яда. А заподозрив, что кто-то хочет вас отравить, можно было просто кинуть glossopetrae в стакан с вином в качестве противоядия.

Плиний Старший писал, что эти камни падают с небес во время лунного затмения, в то время как другие люди верили, что это превратившиеся в камень языки змей и драконов.

Однако Джон Рей ясно видел, что эти камни выглядели как акульи зубы. До этого Рей встретился в Монпелье (Франция) с датским анатомом Нильсом Стенсеном, и вполне вероятно, что они обсудили происхождение окаменелых остатков.

Стенсен известен в том числе и своими тщательными исследованиями анатомии белой акулы. Когда он с ней познакомился, она была не более чем отрубленной головой.

Эту акулу заметили у западного побережья Италии рыбаки, которые поймали ее с помощью петли, вытащили на землю, привязали к дереву и забили до смерти.

Голову акулы отвезли во Флоренцию, где Стенсен провел вскрытие и исследовал различные анатомические детали, включая поры на морде, которые позднее были описаны одним из учеников Стенсена, Стефано Лоренцини (в честь которого были названы электрочувствительные органы — ампулы Лоренцини).

Когда Стенсен увидел вблизи зубы белой акулы, он понял, что glossopetrae — окаменевшие зубы акул, выпавшие много лет назад. Они были погребены под илом, который сохранил их, изменив химический состав и превратив в камень.

Стенсен не был первым, кто догадался об истинной природе «каменных языков», но он выдвинул аргументы, которые начали изменять взгляды на происхождение окаменелостей.

Одно дело — узнать акульи зубы в камнях, и совсем другое — столкнуться с головоломкой, как Джон Рей, обнаруживший окаменелые останки, которые не были похожи ни на одно современное животное.

Могли ли эти окаменелые ныне животные жить давным-давно и с тех пор вымереть? Эта идея противоречила его религиозным убеждениям. По представлениям Рея, всемилостивый и мудрый бог не мог позволить своим идеальным творениям исчезнуть с лица Земли, а значит, полное вымирание невозможно.

И Рей нашел способ обойти эту проблему — он считал, что эти экзотические животные, заключенные в камень, всё еще существуют где-то на Земле; со временем кто-нибудь их обязательно обнаружит.

В принципе, это не такая уж невероятная идея. В конце концов, целаканты считались вымершими до тех пор, пока живой их представитель не был пойман у берегов Южной Африки в 1938 г. Но целаканты — это очень редкий случай.

Можно с уверенностью сказать, что никакие скрывающиеся от людских взоров динозавры не бродят по девственным джунглям, а гигантские доисторические акулы не прячутся на дне Мариинской впадины. Так много людей сегодня исследуют нашу планету, что кто-нибудь бы их уже давно заметил.

Идея вымирания начала приживаться только в следующем веке благодаря работам французского зоолога Жоржа Кювье. Одновременно с составлением каталога всех ныне живущих рыб в своем многотомном труде «Естественная история рыб» он планировал сделать то же самое с ископаемыми рыбами.

В 1831 г. молодой швейцарский ученый Луи Агассис навестил Кювье в Национальном музее естественной истории в Париже за несколько месяцев до его смерти. Перед этим они некоторое время переписывались, и Кювье был впечатлен работой Агассиса, посвященной рыбам реки Амазонки.

Агассис планировал написать книгу об ископаемых рыбах Центральной Европы и опасался, что тем самым наступает Кювье на пятки. Но после посещения Парижа его амбиции только возросли.

Кювье несколько месяцев наставлял Агассиса и, видя его способности и преданность предмету, передал ему все свои записи и рисунки ископаемых рыб из знаменитых коллекций парижского музея.

Агассис много лет изучал эти, а также многие другие окаменелости со всей Европы, в том числе находки из древнего красного песчаника в Шотландии, и с 1833 по 1843 г. опубликовал пять роскошно иллюстрированных томов своего труда «Исследования ископаемых рыб» (Recherches sur les poissons fossiles).

На страницах этих книг были тысячи подробных изображений окаменелостей, включая и такие, которые считались в то время остатками черепах или огромных жуков. Агассис назвал их плакодермами (пластинокожими), но считал, что они относятся к бесчелюстным (образцы, на которых были видны внутреннее строение черепа и структура челюстей, были исследованы только в 1920-х гг.).

За много лет до этого Кювье выдвинул свою теорию вымирания видов. Он провел подробные анатомические исследования слоновьих костей, обнаруженных рядом с Парижем. По их размеру и форме он определил, что они точно не принадлежат слонам, живущим в Индии и Африке.

Он был убежден, что третий вид не может просто где-то прятаться. Слоны слишком большие животные, чтобы их не заметить. Парижские кости должны принадлежать слону, который больше не существует (впоследствии он назвал его мастодонтом).

Кювье написал: «Все эти факты доказывают, что до нашего мира существовал другой мир, уничтоженный в результате какой-то катастрофы». Он предположил, что повторяющиеся катастрофы случались каждые несколько миллионов лет и почти полностью уничтожали жизнь на Земле.

Катастрофы Кювье сейчас называются массовыми вымираниями, и в истории Земли было пять таких крупных вымираний. Причины в каждом случае были разными, хотя часто эти катастрофы были связаны с быстрым изменением мирового климата и затрагивали определенные группы живых существ.

Первое крупное вымирание произошло в конце ордовикского периода, примерно 443 млн лет назад и привело к гибели более половины морских обитателей.

Второе представляло собой серию вымираний, прошедшую по морям в конце девонского периода. На огромных территориях вымерли тропические рифы, включая те, что потом образовали формацию Гоугоу. Три четверти видов рыб исчезли. Численность бесчелюстных сократилась.

Конодонты понесли серьезные потери; телодонты вымерли; последние галеаспиды и костнопанцирные еще какое-то время плавали, но в конце девона эти остракодермы с огромными бронированными головами тоже пропали из морей.

Целаканты стали редкими, двоякодышащие были вытеснены из морей и выжили только в пресных водах, а плакодермы перестали вовсе существовать.

Считается, что эти катастрофические изменения были запущены процессами, происходящими на суше. В это время животные на земле только появились. Беспозвоночные первопроходцы уже некоторое время как выползли из воды, и земноводные начали прыгать вокруг на своих недавно приобретенных ногах.

Растения тем временем осваивали сушу совершенно иначе. Они в нерешительности топтались на границе водоемов и по сырым местам уже около 100 млн лет, но в конце девонского периода наконец-то начали осваивать и более сухие местообитания.

Впервые высокие деревья закрывали небо. Леса распространились по планете, и густые кроны активно фотосинтезировали, поглощая углекислый газ в огромных масштабах.

В результате произошло истощение изоляционного слоя парниковых газов — обратный процесс тому, что происходит сейчас с антропогенными углеродосодержащими выбросами, — и температура на Земле упала. Наступил ледниковый период.

Вода замерзла и превратилась в ледники, уровень моря упал, и мелкие моря, где еще недавно было столько водной живности, высохли.

Зеленеющие континенты могли заставить и моря зазеленеть, высасывая оттуда кислород и убивая морских животных.

Корни растений проникали в горные породы, разрушая их, формируя почву и высвобождая питательные вещества, которые смывались в моря.

Благодаря им планктонные водоросли смогли активно размножиться, образуя яркие закрученные пятна на воде. А когда водоросли умирали и оседали на дно, бактерии разлагали их, забирая кислород из воды и создавая мертвые зоны, где мало кто из животных мог выжить.

До сих пор не до конца понятно, почему определенные группы организмов, особенно среди рыб, исчезли во время девонского вымирания, продолжавшегося миллионы лет, и нет единого мнения на этот счет.

Ясно только одно: жизнь в океанах претерпела значительные изменения. Плакодермы больше не были доминирующими хищниками, патрулирующими открытое море и атакующими добычу на дне. После себя они оставили огромные пустые ниши в водных экосистемах, которые нужно было заполнить.