Докембрий. Молекулярная палеонтология докембрия. Докембрийские сланцы. Продуценты органического вещества в раннем архее

 

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

 

 

Молекулярная палеонтология докембрия. Докембрийские сланцы. Продуценты органического вещества в раннем архее

 

Последние полвека ознаменовались принципиальным сдвигом в разработке одной из самых фундаментальных проблем естествознания - проблемы происхождения и ранних этапов эволюции жизни на Земле, решительным отходом от умозрительных, нередко фантастических представлений к научному проникновению в сущность сложнейших процессов, протекавших на заре развития нашей планеты. Успехи эти связаны прежде всего с именем А. И. Опарина [778, 779, 780, 782 и др.], создавшего материалистическую теорию самоорганизации материи и положившего начало многочисленным исследованиям, развившим ее краеугольные положения [81, 219, 317, 482, 625, 828, 895, 1112, 1209, 1964 и др.].

Проблема происхождения и ранних этапов развития жизни на Земле чрезвычайно обширна, многогранна и ее разработка требует комплексного подхода. Она привлекает внимание многих естественных наук - органической химии, органической геохимии, молекулярной биологии, биохимии, астрономии, астрофизики, вулканологии, микробиологии, палеонтологии и других, каждая из которых рассматривает определенные ее аспекты. В частности, относящиеся к палеонтологии аспекты освещены в работах Б. С. Соколова [984, 985, 989, 990, 993]. Нуждается данная проблема и в философских обобщениях. Приводимое ниже схематическое изображение хронологической последовательности основных событий в докембрийской эволюции (рис. 86) позволяет получить самое общее представление о месте и роли ряда названных наук в ее познании. Совершенно очевидно, например, что предполагаемый этап химической эволюции не мог бы найти отражения в традиционной палеонтологической летописи, ведущая роль в изучении которой принадлежит наукам, выясняющим механизм и закономерности естественного синтеза веществ определенного состава, в первую очередь белков, послуживших субстратом для перехода от органических соединений абиогенного генезиса к биологической форме материи. При исследовании же этапа биологической эволюции и появлении в земных слоях все более многочисленных, разнообразных и достоверных остатков организмов значение морфологической палеонтологии быстро возрастает (см. 7.2).

Молекулярная палеонтология первоначально сосредоточивала свое внимание на выяснении структуры органических молекул, сохраняющихся в докембрийских и архейских породах, и их эволюции. "Наша конечная цель, - писал М. Кальвин, - состоит в том, чтобы найти границу раздела между небиологическими предшественниками, или субстратами жизни и биологическими остатками жизни. Нам хотелось бы установить тот период времени, когда органические вещества небиологического происхождения существовали одновременно с веществами, образованными живыми структурами" [460, с. 40]. Сложившаяся, у него обобщающая картина изображена на рис. 87. Приводим также дополняющие и уточняющие ее данные (табл. 6).

В первично осадочных (осадочно-метаморфических) породах докембрия органическое вещество биогенного происхождения сохранилось в разных формах: рассеянное органическое вещество пород, горючие сланцы и другие обогащенные углеродом породы (например, шунгиты, битуминозные толщи) и нефти. Для познания докембрийской истории исключительный интерес представляют приуроченность и состав этих образований.

Сопоставляя результаты изучения углеводородов, выделенных из докембрийских сланцев разного возраста, М. Кальвин [460] отметил, что в отложениях Онфервахт (возраст 3,7 млрд лет) молекулярно-массовое распределение н-алканов С1625 настолько отличается от распределения в более молодых породах, что можно ставить вопрос об этом органическом веществе как смеси абиогенных и биогенных компонентов, т. е. о его приуроченности к переходу от химической к биологической эволюции. Однако Дж. Эглинтон [784] указывает, что подобный однородный ряд н-алканов могут дать биогенные н-алканы под воздействием процессов дегидрогенизации и графитизации органического вещества докембрийских пород. Равномерное распределение н-алканов С1425 характерно также для кремнистого сланца Фиг-Три (возраст 3,1 млрд лет), но концентрации н-алканов здесь значительно выше, чем в образце из Онфервахт [460].

В более молодых докембрийских сланцах Соуден (2,7 млрд лет), Ганфлит (1,9 млрд лет) и Нансач (1,0 млрд лет) распределение н-алканов, фитана, пристана и других изопреноидов не оставляет сомнения в их биогенном происхождении. В ряде случаев эти соединения могут считаться биомаркерами. Например, в сланцах Соуден идентифицирован изоалкан C18 (типа 7- или 8-метилгептадекана), биосинтезированный сине-зелеными водорослями Nostoc [460].

Можно отметить, что молекулярные ископаемые докембрийских пород подтверждают тезис В. И. Вернадского [165, с. 93]: "...органическое вещество, проникающее все вещество доступной изучению земной коры, все - биогенного происхождения".

В докембрии выделено несколько (6-8) эпох накопления толщ, богатых органическим веществом, имеющих возраст от 3,5 млрд лет до начала фанерозоя [741, 949]. Эпохи накопления богатых органическим веществом сапропелевых осадков проявляются через 200-400 млн лет и приурочены к породам различного возраста: AR1 (3,7-3,5 млрд лет), AR2 (3,4-3,1 млрд лет), AR2-PR1 (2,7 млрд), PR1-PR2 (1,9-1,8 млрд), PR2-PR3 (1,6-1,5 млрд), R1-R2 (1,3-1,2 млрд), R2-R3 (1,0 млрд), V (0,57 млрд) [741].

Возрастные "уровни" накопления этих толщ связывают с важными событиями в эволюции биоса [948] и с основными глобальными эпохами регионального метаморфизма и тектономагматической активизации, в которых шло накопление углекислоты в древних атмосферах, что могло отразиться на эволюции биоса [949].

Основными продуцентами органического вещества в раннем архее считаются анаэробные бактерии, а начиная с позднего архея - фотосинтезирующие сине-зеленые водоросли и акритархи. Экстремальная биопродуктивность бедных в видовом отношении примитивных водорослей в эпохи сланценакопления при подавленности или высокой изменчивости других групп организмов рассматривается как ответная реакция биосферы на повышение в водной среде обитания концентраций фосфора, урана и других тяжелых металлов [74].

 

 

К содержанию: «Современная палеонтология»

 

Смотрите также:

 

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ  геология с основами палеонтологии  По следам минувшего 

 

палеоботаника или ботаническая палеонтология...  Аллювий прарек  Палеовулканология

 

 Древние климаты   Палеогеография   Палео океанология