Моллюски — древнейшие летописцы. Их раковины хранят информацию о доисторических временах. О том, как и зачем ученые читают эти удивительные «книги» рассказывает Егор Метелкин — инженер лаборатории палеонтологии и стратиграфии мезозоя и кайнозоя Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН.
Когда динозавры были большими
Первые устрицы появились в начале мезозойской эры — в триасовом периоде, примерно вместе с первыми динозаврами. В мезозое процветали устрицы семейства Gryphaeidae. Они были обитателями многочисленных мелководных морей, и, по-видимому, жили в водах только с нормальной морской соленостью.
Современные устрицы представлены в основном другим семейством — Ostreidae. Они в основном населяют мелководные участки морей, образуют большие скопления — устричные банки и в отличие от своих древних предков прекрасно выдерживают воду с пониженной соленостью, например, морские заливы, в которые впадают реки.
В мезозое многие устрицы имели загнутые в спираль макушки, а у современных они только прямые. Это было адаптацией к жизни на мягком субстрате. Закручивание раковины в спираль на ранних стадиях роста позволяло древним устрицам держать створки плотно сомкнутыми над поверхностью осадка. Их потомки утратили эту особенность.
Еще устрицы в процессе эволюции утратили ногу — орган для передвижения у двустворчатых моллюсков. Зато они приобрели способность цементироваться к твердым предметам — камням, раковинам других моллюсков и прочим. Впоследствии многие устрицы стали цементироваться только на самых ранних стадиях развития, а затем стали лежать в осадке более выпуклой створкой.
Таким образом, устрицы ведут неподвижный образ жизни. Питаются они, фильтруя воду вокруг себя и извлекая из нее планктонные микроорганизмы. Сами устрицы являются пищей для хищных брюхоногих моллюсков и крупных ракообразных, таких как крабы.
Как ученые структурируют долгие временные отрезки далекого-далекого прошлого?
Во-первых, есть периоды. Например, юрский период известен всем. Он продолжался примерно от 201 до 145 млн лет назад. Название получил благодаря обнаруженным в Юре (это горный массив в Швейцарии и Франции) осадочным отложениям, относящимся к этому периоду. Знаменит, в первую очередь, динозаврами. Юрскому периоду соответствует юрская система — то есть, все осадочные породы, которые накопились за эти десятки миллионов лет.
За юрским периодом следует меловой — печально известный крупным вымиранием многих видов растений и животных, в том числе, динозавров. Он продолжался от 145 до 66 млн лет назад. Ему, что логично, соответствует меловая система, которая дробится на отделы — верхний и нижний — соответствующие раннему и позднему мелу.
Отделы в свою очередь состоят из ярусов. Нижний отдел состоит из берриасского, валанжинского, готеривского, барремского, аптского и альбского ярусов. Породы Аптского яруса накапливались от 125 до 113 млн лет назад, Альбского — от 113 до 100 млн лет назад.
В меле устрицы были представлены очень широко. Они населяли многочисленные в то время мелководные моря и довольно быстро эволюционировали.
Аптские и альбские устрицы интересны тем, что они наименее изучены по сравнению с более древними и более молодыми меловыми устрицами, и до сих пор осталось много нерешенных вопросов, касающихся апт-альбского этапа их эволюции, реконструкций путей их миграции и расселения. Ответы на эти вопросы можно получить, изучая представительные коллекции устриц из Средней Азии, — что мы и делаем.
В частности, мы сравнивали видовой состав апт-альбских устриц Гиссара (Узбекистан) с ископаемыми Кавказа, Северной и Юго-Восточной Африки, Северной Америки и Мангышлака (Узбекистан). Оказалось, что моллюски, найденные в Узбекистане, более разнообразны по сравнению с находками из других регионов, а также многочисленными эндемичными видами.
Химические письмена
Тело моллюсков защищено раковиной из кальцита (карбоната кальция), которая формируется на протяжении всей их жизни. Лабораторные исследования этого карбонатного вещества показали, что существует зависимость между температурой воды, в которой он накапливался, и соотношением стабильных изотопов кислорода (О16 и О18). Исследования проводились и на современных устрицах. Были рассчитаны формулы, определяющие зависимость между изотопным составом кислорода в карбонате раковин моллюсков и температурой воды.
Используя эти формулы, мы стали вычислять палеотемпературы морской воды, в которой обитали древние моллюски. Устрицы в этом отношении представляют очень хороший объект. Дело в том, что кальцит устойчив к изменениям, происходящим в результате преобразования рыхлых осадков в горную породу, а значит, он может сохранить первичную изотопную запись (свой химический состав на тот момент времени). Именно поэтому раковины ископаемых устриц часто используются для реконструкций температур древних морей.
В настоящее время существуют многочисленные исследования, посвященные палеоклимату мелового периода. Известно, что климат в меловом периоде был гораздо теплее, а контрастность температур была гораздо ниже, чем сейчас. Например, в Арктике процветали папоротники, а также в арктических морях жили устрицы, которые в настоящее время живут только в морях умеренных и более теплых широт.
Раковины устриц зачастую несут на себе организмов-прирастателей и следы сверления. А значит мы можем больше узнать о палеоэкологии донных сообществ древних морей. Зачастую на устрицах селились морские черви с трубчатым скелетом — серпулиды. По следам сверлений также можно понять, какие организмы их оставляли. Так что, даже не имея остатков этих организмов, мы можем сделать вывод о том, что они обитали вместе с устрицами.
Изучая раковины, мы уделяем внимание морфологическим признакам, которые мы можем наблюдать на внутренней и внешней поверхностях створок. К таким признакам относятся форма и размер раковины, очертания, скульптура, форма замочной площадки, форма макушки, форма и положение отпечатка мускула-замыкателя и некоторые другие.
На основании этих признаков мы сравниваем изучаемые раковины с описанными в литературе и определяем, к какому виду они относятся. Иногда случается, что мы впервые описываем вид и даем ему название.
При написании работы по любым окаменелым остаткам организмов большое внимание уделяется их изображению. Это делается для того, чтобы другие специалисты могли получить представление о том, как выглядят описываемые или просто упоминаемые в работах виды. Для этого мы делаем фототаблицы. Для того чтобы на фотографии лучше были видны некоторые морфологические особенности раковин, например радиальная ребристость, поверхность раковин следует покрывать тонким слоем хлористого аммония.
Чтобы добывать моллюсков, мы выезжаем «в поля», как археологи. Но это сложно назвать раскопками. В основном для извлечения образцов нам требуется молоток и зубило, а иногда и кувалда. Осадочные отложения мелового периода в основном представлены литифицированными горными породами. Сначала эти породы представляли собой рыхлый осадок, например песок или глину. В дальнейшем под воздействием верхних слоев, которые накопились после, этот осадок уплотнился и стал твердым.
Некоторые коллекции, которые находятся у нас, были собраны сотрудниками нашего института, а коллекция, которую мы сейчас изучаем, была собрана сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. Карпинского. Это раковины ископаемых устриц из меловых отложений Узбекистана, Туркменистана, Крыма и Мангышлака. В дальнейшем эти двустворки могут быть использованы для изучения палеотемператур.
Справка
Научным руководителем работы является Игорь Николаевич Косенко, к.г.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории палеонтологии и стратиграфии мезозоя и кайнозоя ИНГГ СО РАН.
