Шар вiдкладень дуже товстий, бо формувався мiльярди рокiв iз рiзною швидкiстю. Наприклад, коли в Єгиптi пiд шаром пiску завтовшки три метри було знайдено будiвлi, спорудженi за правлiння фараона Рамзеса II (вченим вiдомо, що царював вiн 3 тис. рокiв тому), стало зрозумiло, що швидкiсть вiдкладень тут становила один метр за одне тисячолiття. Але така швидкiсть е винятковою. Зазвичай цей процес вiдбуваеться значно повiльнiше. Так, спостереження за роботою води й вiтру в Англii свiдчать про те, що тут за тисячу рокiв вiдкладаеться шар породи завтовшки близько 3 см породи, а в Пiвнiчнiй Америцi – завтовшки лише 1 см.
Вiтру та водi допомагають льодовики, якi повiльно рухаються величезною крижаною стрiчкою i тягнуть за собою камiння, пiсок i все, що зустрiчають на своему шляху. Коли клiмат теплiшае, вони тануть i залишають характернi вiдкладення з пiску та камiння, яке стало гладеньким внаслiдок тертя пiд час руху з льодовиком.
Нашарування вiдкладень побачити дуже просто. Достатньо поглянути на крутий берег рiчки. Вiн вiдкривае прошарки рiзного кольору, якi лежать один на одному, нiби аркушi в купi паперу, й справдi подiбнi до архiвних документiв.
Що ж «записано» на тих вiдкладеннях? Як це не дивно, досвiдчена людина може прочитати на них дуже багато.
Якщо обережно знiмати шар за шаром, вони починають розповiдати про те, що вiдбувалося в цих мiсцях у сиву давнину. Скажiмо, шар, розписаний дрiбними хвильками, – це слiд морського прибою. Значить, колись тут було море. Інший шар, трохи скособочений, що тягнеться довгою звивистою смугою, – це слiд рiчки. Якщо вченi знаходять пласти з дрiбного пилу або мулу, вони певнi, що колись тут вiяли слабкi вiтри або виблискувало озеро. Пiски та дрiбне камiння, навпаки, свiдчать про бурхливi морськi хвилi або сильнi вiтри. В земних шарах можна знайти також слiди градин, крапель дощу, крижаних кристалiв та багато iншого, що допомагае уявити колишнiй рельеф мiсцевостi та клiматичнi умови.
Так виглядають окам’янiлi рештки
Колiр вiдкладень теж не випадковий. Наприклад, зеленавий або сiруватий кольори притаманнi шарам, якi утворилися на морському днi. А червонi пiски безпомилково вказують на силурiйський перiод (див. главу «Календар Землi»).
Але ще бiльше про минуле Землi розповiдають рештки живих органiзмiв i рослин, якi збереглися в товщi вiдкладених шарiв. Деякi породи майже повнiстю складаються iз залишкiв викопних органiзмiв, як, наприклад, добре вiдома нам крейда. В нiй спресованi мiльярди дрiбненьких черепашок давнiх молюскiв. Таким самим е й вапняк, тiльки черепашки, що знаходяться в ньому, бiльшi за тi, що е в крейдi. До таких порiд належить i кам’яне вугiлля, яке утворили окам’янiлi дерева, що росли на Землi багато мiльйонiв рокiв тому.
Зазвичай найдавнiшi осадовi породи лежать глибше за iншi. Але пiд час землетрусiв, вулканiчних вивержень, зсувiв вони можуть змiщуватися, ламатися, перекручуватися. Проте вченi, використовуючи рiзнi методи, вже давно навчилися визначати точний вiк порiд.
На початку ХХ столiття стало вiдомо, що деякi речовини з плином часу безперервно змiнюються. Наприклад, уран, де б i в яких умовах не залягав, згодом перетворюеться на свинець. Через сто мiльйонiв рокiв вiд 1 кг урану залишиться 985 г, а поряд з ним утвориться 13 г свинцю. Отже, якщо в землi знаходять уран i свинець, можна бути певними, що колись тут був лише уран, i пiдрахувати вiк сумiжних порiд. Помилка в цьому випадку неможлива, бо звичайний свинець мае питому вагу, дещо нижчу за ту, що мае свинець, перетворений з урану. Цим методом, щоправда, дуже приблизно, було визначено вiк Землi – вiд 4 до 4,5 млрд рокiв.
Сучасна наука для датування осадових порiд користуеться здатнiстю атомiв калiю, який мiститься в багатьох гiрських породах, перетворюватися на атоми аргону. Це е так зване iзотопне датування, бо нестабiльнi атоми деяких мiне ралiв називають iзотопами. Вiдомо: для того щоб половина атомiв калiю перетворилася на атоми аргону, потрiбно приблизно 11 млн рокiв. Тому встановити вiк осадових порiд можна шляхом пiдрахунку атомiв аргону.
Якщо припустити, що все знайдене в товщi осадового шару дорiвнюе вiком самому шаровi, то можна точно сказати, коли жили тут вимерлi iстоти. Якщо окам’янiлi рештки таких iстот знаходять десь в iншому мiсцi, можна смiливо вiдносити iх до вiдкладень того ж часу. Примiром, наявнiсть амонiтiв яскраво свiдчить, що розкопанi вiдкладення належать до юрського перiоду.
Наука про динозаврiв i K
Я тримаю на долонi гладке, бiле, схоже на яйце камiння. Я знайшла його на березi озера Гала поблизу стародавньоi литовськоi столицi Тракай. Колись цими землями просунувся льодовик i залишив по собi великi сiрi валуни. Мiй камiнець значно давнiший. На його поверхнi видно чiткий малюнок черепашки. Я знаю, що це скам’янiла черепашка викопного молюска антракоза, який жив у прiсноводних водоймах Європи 300 мiльйонiв рокiв тому. На пiдставi саме таких окам’янiлостей i роблять висновки вченi щодо iсторii земного життя.
У мiстечку Ранчо-ла Бреа поблизу Лос-Анджелеса iснуе велике скупчення мiнеральноi смоли, яка просочилася з розташованих неподалiк нафтових родовищ. Це – справжнiй Клондайк для палеонтологiв. Мiльйони рокiв тому до смоляних ям засмоктало багато мамонтiв, мастодонтiв, шаблезубих тигрiв та iнших тварин, якi необережно зайшли у смоляну трясовину. Тут знайдено понад мiльйон окам’янiлостей у чудовому станi.
Давнi викопнi тварини та рослини вивчае наука палеонтологiя. У перекладi з давньогрецькоi це слово означае «вчення про давне життя», бо складаеться зi слiв «палеос» – давнiй, «онтос» – «життя» та «логос» – вчення.
Головним об’ектом дослiджень вчених палеонтологiв е рештки зниклих тварин i рослин – окам’янiлостi або викопнi рештки. До них належать скам’янiлi черепашки молюскiв, кiстки, зуби, шматочки шкiри, луски, рiзноманiтнi слiди i навiть екскременти вимерлих тварин, застиглi в бурштинi комахи, вiдбитки листя та стовбурiв дерев.
Жорж Кюв’е
Ось у каменi начебто висвердлено вузенькi проходи. Тут колись проповз черв’як або iнша червоподiбна iстота. Ось прокладено смуги. Мабуть, тут лазив якийсь головоногий молюск. А ось бачимо величезнi трипалi слiди. Мiльйони рокiв тому тут пройшов хтось iз давнiх ящерiв – динозаврiв. Такi позначки для вчених е вiдкритою книгою. За 150 рокiв iснування палеонтологiя зiбрала дуже багато вiдомостей про минувшину, i палеонтологи знають свiт вимерлих тварин так само добре, як зоологи сучасний. Але досi розкрито лише маленьку частину того, що зберiгаеться в надрах Землi. Вiдкриття тривають.
Часто палеонтологи мають лише одну кiстку викопноi тварини, та, вивчаючи ii, можуть вiдновити зовнiшнiй вигляд iстоти, яка жила багато мiльйонiв рокiв тому, i навiть умови ii життя. Часто палеонтологiчнi прийоми роботи нагадують методи славнозвiсного Шерлока Холмса. Примiром, у червнi 2001 р. американськi вченi знайшли у штатi Нью-Мексико неповнi кiстяки двох динозаврiв, якi жили 90 млн рокiв тому. За кiстками та iншими окам’янiлостями навколо них було зроблено припущення, що цi тварини були травоiдними i жили в болотяних лiсах. Ймовiрно, iх вкривало пiр’я. Про це свiдчать деякi ознаки кiстякiв, що притаманнi птахам. Новознайденi динозаври дiстали незвичну назву: Нотро-най-касi.
Засновником палеонтологii е видатний французький зоолог, академiк Жорж Кюв’е, який жив наприкiнцi XVIII – на початку XIX столiття. Вiн був найбiльшим авторитетом в науцi свого часу i мав енциклопедичнi знання. Маючи лише одну кiстку, вiн мiг встановити зовнiшнiй вигляд тiеi чи iншоi викопноi тварини. Дослiдивши кам’янi кар’ери поблизу Парижа, вчений дiйшов висновку про те, що колись на Землi жили зовсiм iншi iстоти, якi час вiд часу вимирали, а натомiсть з’являлися iншi, досконалiшi. На цiй пiдставi вчений розробив дуже популярну для свого часу, але помилкову «теорiю катастроф»[2 - Багато сучасних вчених подiляють погляди Кюв’е на розвиток життя на Землi. Особливо популярною теорiя катастроф стае у наш час, коли деякi астрономи пiдтверджують погляд на сонячну систему, як систему подвiйноi зiрки. Теорiю катастроф вважав вiрною видатний дiяч науки І. Великовський, з повагою до неi ставився i Альберт Енштейн (до речi, вiн був другом І. Великовського) та деякi iншi фiзики та математики.]. Кюв’е стверджував, що час вiд часу все живе на якiйсь частинi планети гине, а потiм життя вiдновлюеться. В iсторii планети вiн нарахував чотири таких катастрофи. Бiльше пощастило iншiй його теорii – «теорii типiв», яка становила цiлу епоху в зоологii i стала пiдгрунтям для сучасноi класифiкацii тварин.
На жаль, до рук учених потрапляе невелика частина решток тварин, якi населяли колись Землю. Бiльшiсть розклалася i не залишила по собi нiяких слiдiв. Для утворення окам’янiлостей потрiбнi певнi умови.
Головне, щоб твариннi рештки були покритi якимись вiдкладеннями (наприклад, мулом, пiском, вулканiчним попелом) до того, як вони почнуть розкладатися. Це може трапитися, якщо тварина опинилася в болотi чи сипких пiсках, якщо ii вкрив зсув чи вулканiчний попiл пiд час виверження вулкана. В таких випадках кiстяк залишаеться зовсiм цiлим, бо його не розтягли тварини-трупоiди. Хоч органiчнi частки згодом все одно розкладаються, але пiд шаром вiдкладень на iх мiсцi залишаються порожнини, якi повторюють форму iстот. Цi порожнини поволi заповнюються твердими мiнеральними речовинами, що iх приносять пiдземнi води. Вони можуть вiдтворити навiть точну копiю тiла тварини. Майже те саме вiдбуваеться з кiстками i черепашками. Їхнi пори та порожнини теж мiнералiзуються i кам’янiють. Саме тому викопнi рештки мають майже однаковий колiр – колiр мiнералiв, що спричинили скам’янiння. Природнi кольори давнiх тварин нам не вiдомi. Кольоровi малюнки в популярних виданнях вiдбивають лише припущення вчених, зробленi на пiдставi порiвняння дослiджуваних тварин з близькими до них сучасними iстотами.
А от органiчна речовина дерев за певних умов замiнюеться мiнералами повнiстю, на рiвнi молекул. Тож стовбури скам’янiлих дерев мають навiть структуру деревини й рiчнi кiльця, що дуже допомагае пiд час вивчення викопних рослин. Якщо дерева падали у воду, iх заносило мулом i вони без доступу кисню повiльно вуглефiкувалися. Саме так на мiсцi колишнiх болiт утворилися вугiльнi басейни на зразок нашого Донбасу.
Комахи у бурштинi
Дуже пощастило одному з учнiв школи села Жовтневе Токмакського району Запорiзькоi областi. У старому пiщаному кар’ерi вiн знайшов скам’янiлi рештки… слона. Вченi Запорiзького державного унiверситету гадають, що кiстки належать так званому «пiвденному слону», який жив приблизно 1,5 млн – 500 тис. рокiв тому. Такi знахiдки на теренах нашоi краiни зустрiчаються дуже рiдко. Востанне це трапилось у 1940 р., теж у Запорiзькiй областi поблизу мiста Приморська. Рештки знаходяться у Палеонтологiчному музеi Санкт-Петербурга.
Крiм скам’янiлих решток давнiх органiзмiв, палеонтологи вивчають ще й iхнi вiдбитки. Вони утворюються в разi, коли органiзм тварини чи рослина повнiстю розчиняеться у вiдкладеннях. Тодi всерединi може залишитися рельефне зображення, яке вiдтворюе зовнiшнi риси загиблоi iстоти або рослини. Листя та м’якi тканини тварин можуть мати також вигляд контурного зображення. Багато викопних рослин стали вiдомi завдяки цьому «винаходу» природи.
1878 року група бельгiйських шахтарiв, видобуваючи вугiлля поблизу селища Бернiссарт, наткнулася на величезну кiлькiсть кiсток. З’ясувалося, що тут колись внаслiдок катастрофи загинуло цiле стадо iгуанодонiв (див. главу «Величезнi травоiди»). Понад тридцять тварин з невiдомих причин провалилося в ущелину i там загинули.
Найкраще збереглися тварини, якi жили у водi або з якихось причин потрапили до неi. Там iх швидко занесло мулом. М’якi тканини згнили, твердi (наприклад, кiстки або черепашки) залишилися. Море вiдступило, рiчка чи озеро висохло, залишились глинястi породи, вапняк або пiщаник, де найчастiше i знаходять окам’янiлостi.
Дуже рiдко, але таки трапляеться знайти викопнi рештки у вулканiчних породах, якi утворилися з лави. Одного разу в Орегонi розкопали пустотiлу форму цiлiсiнького давнього носорога, який загинув у вогняному потоцi 20 млн рокiв тому.
Микола Іванович Андрусов
А от комах найчастiше знаходять у бурштинi, який утворився зi смоли викопних дерев. Пiд час спеки дерева починали «плакати» смолою, в яку й потрапляли необережнi дрiбнi комахи. Потiм краплi смоли разом iз деревами вкривалися осадовими породами, дерева кам’янiли, смола перетворювалась на бурштин, а комахи зберiгалися мов законсервованi. Вони й зараз виглядають так, немов загинули лише кiлька днiв тому. Але насправдi це не так. Всерединi бурштинового уламка лишилася пустотiла форма, вистелена тонiсiнькою плiвкою з решток загиблоi iстоти чи шматочка рослини.
Серед всесвiтньо вiдомих вчених, якi працювали в галузi палеонтологii, почесне мiсце належить украiнцю Миколi Івановичу Андрусову, який став одним iз засновникiв цiеi науки. Крiм того, вiн першим дiзнався про те, що вода у глибинах Чорного моря мiстить велику кiлькiсть сiрководню.
Ювелiри цiнують бурштин з комахами значно вище за звичайний. Дуже цiнним е вiн i для палеонтологiв, бо комахи, шматочки листя та iншi рештки зберiгають у бурштинi найдрiбнiшi деталi.
Якщо дуже пощастить, вченi знаходять рештки вимерлих тварин, майже неушкодженi часом. В умовах холодного клiмату Аляски та Сибiру пiд час надзвичайноi вiдлиги, внаслiдок сповзання грунту час вiд часу на поверхнi з’являються тiла мамонтiв та доiсторичних носорогiв, якi у вiчнiй мерзлотi, наче в морозильнiй камерi збереглися дуже добре. Часто недоторканими залишаються смух, шкiра, м’язи, внутрiшнi органи. Одного разу палеонтологи навiть скуштували мамонтового м’яса, воно виявилося зовсiм свiжим i смачним.
Поступово Земля шар за шаром вiдкривае своi таемницi, але зрозумiти iх дуже нелегко. Інодi, щоб розпiзнати риси деяких тварин у каменi, вченi змушенi розрiзати i шлiфувати уламок. Так, наприклад, працюють зi скам’янiлими рештками трилобiтiв (див. главу «Календар Землi»), бо вони часто схожi на звичайний камiнь. Роблять також так званi керни, тобто спецiальним буром свердлять глибокий отвiр, а потiм бур виймають iз стовпчиком землi всерединi. У ньому знаходять багато цiкавого. Наприклад, одного разу iз землi непошкодженою витягли маленьку викопну ящiрку, яка згорнулася у кiльце i так померла.
Черепашка вимерлого молюска
Згодом виявилося, що рiзнi гiрськi породи мiстять рештки рiзних давнiх iстот i рослин. Це дало можливiсть визначити вiк порiд, у яких iх знаходили. Особливе значення мають представники так званого «еволюцiйного тупика», тобто тi рослини та iстоти, якi доволi швидко зникли або вимерли i не залишили нащадкiв, наприклад амонiти й трилобiти (див. главу «Календар Землi»). Такi рештки допомагають зробити висновок про конкретний перiод iсторii розвитку життя на планетi.
Уявiть собi, що десь в Америцi дослiдник знайшов у шарi розкопу велику черепашку, закручену на зразок баранячого рога. Колись вона належала молюсковi крiоцерапс. Вченим вiдомо, коли вiн iснував на Землi. Трохи пiзнiше iнший дослiдник, цього разу в Європi, теж знайшов шар з такими самими черепашками, але цей шар залягав глибше, нiж в Америцi. І все одно обидва вченi зроблять однаковий висновок щодо вiку обох шарiв i шукатимуть кориснi копалини, якi сформувалися саме в цей перiод. Якщо вони знайдуть кiстяк якоiсь ще не вiдомоi тварини, то зможуть точно встановити, коли саме вона жила. А якщо iй властивi якiсь винятковi особливостi, можна буде сказати, коли тваринний свiт набув цих особливостей.
За допомогою рiзних окам’янiлостей вченi змогли створити докладну хронологiю iсторii Землi, своерiдний календар з черепашок та деяких iнших iстот, що охоплюе перiод у сотнi мiльйонiв рокiв.
Про iснування динозаврiв людям стало вiдомо зовсiм недавно, бо знайденi кiстяки квалiфiкувалися як залишки драконiв або iнших казкових чудовиськ. Та в XIX столiттi дiвчина-англiйка Мерi Еннiнг розкопала скелет ящера, i громадськiсть нарештi звернула на це увагу. Преса того часу сповiщала: «В Лаймi знайдено повний скам’янiлий скелет крокодила». Тепер на цьому мiсцi розбито тематичний динозавровий парк «Лайм Реджис».
Крiм того, викопнi рештки допомагають з’ясувати, який клiмат панував на планетi в певний час, встановити розташування материкiв, наявнiсть морiв, пустель та лiсiв у доiсторичнi епохи. Наприклад, на вершинах одного з найбiльших i найвищих гiрських масивiв планети, в Андах, були знайденi морськi черепашки. Зрозумiло, що тут колись вирувало море, а гори виникли значно пiзнiше. А скам’янiлi залишки пальм у Гренландii свiдчать про те, що в давнi часи клiмат тут був значно теплiший за сучасний.
Каньйон у Пiвнiчнiй Америцi, де велися палеонтологiчнi розкопки
Нинi вченi багато чого знають про життя доiсторичних тварин, у тому числi й динозаврiв. Але далекi вiд науки люди навiть не здогадуються про те, з якими труднощами мають справу вченi-палеонтологи. Про це нещодавно яскраво розповiв один iз спiвробiтникiв Палеонтологiчного iнституту Росiйськоi академii наук. Вiн сказав: «Ви iсте курку. Кiсточки розтрощуете i викидаете. А тепер уявiть, що вашим далеким нащадкам поставлено завдання не тiльки зiбрати цi кiсточки, а й скласти iх у певному порядку i вiдновити зовнiшнiй вигляд курки. Додайте до цього, що багато кiсточок вже втрачено, а деякi належать iншим тваринам, а про iснування курки вони навiть не здогадуються… Професiя палеонтолога стоiть на “двох китах” – це фантастичне знання морфологii[3 - Морфологiя – наука про форму i будову органiзмiв.], тобто дуже точнi данi, i фантастичний полiт уяви. Тiльки одержимi люди можуть працювати в нашiй галузi».
Кiстяки та окремi кiстки динозаврiв зустрiчаються на всiх континентах. Великi iх кладовища знайдено у Сполучених Штатах Америки, Казахстанi, Таджикистанi, Киргизii, Монголii. У монгольськiй пустелi Гобi вони найчастiше ставали жертвами пiщаних бур, були засипанi пiском i тому добре збереглися.
Цiкаво, що вiд динозаврiв лишилося ще й багато слiдiв. Рiзноманiтнi вiдбитки було знайдено в долинi рiки Коннектикут у Новiй Англii (США). Тут палеонтологи були змушенi переквалiфiкуватися ще й на слiдопитiв. Як справжнi мисливцi, вони вивчали слiди i мудрували, як ящери блукали мулистими берегами, бiгали й стрибали.
Тривалий час основним iнструментом палеонтологiв була лопата. Вона й тепер займае почесне мiсце в розвiдках пiд час експедицiй. Але в арсеналi вчених з’явилися також комп’ютери, найсучаснiша оптика, рентгенiвська апаратура, електронна мiкроскопiя, хiмiчнi методи обробки матерiалiв та багато iншого. До цих i багатьох iнших цiкавих речей ми ще повернемося у главi «Як вченi вивчають динозаврiв».
II
У пошуках жахливих ящерiв
Чи навчилися ви радiти перешкодам?
