Биофоссилии докембрия и некоторые проблемы их изучения

Интерес к изучению органогенной составляющей докембрийских отложений связан, прежде всего, с огромным значением живого вещества в процессах гипергенеза, осадкообразования и концентрации полезных ископаемых. Значение и распространение биогенного углерода в парапородах архея и протерозоя были убедительно показаны в работах А.В. Сидоренко, А.В. Сидоренко, Св.А. Сидоренко. Косвенным доказательством широкого развития фотосинтезирующей растительности являются данные об интенсивном разделении изотопов серы 3 млрд. лет назад. Этот процесс происходит при окислительно-восстановительных реакциях и достаточно высоком содержании свободного кислорода в атмосфере.

Первые находки биологически определимых водорослеподобных микроископаемых из пород раннего докембрия были сделаны Я. Шопфом и Э. Баргхорном в 1957 г., а также А. Энгель, Б. Нэги и др. в 1968 г. в породах системы Свазиленд Южной Африки, возраст которых определен радиогенным методом в 3,1—3,3 млрд. лет. Бактериальные, нитчатые и сфероидальные водорослеподобные организмы были обнаружены в тонких шлифах, изготовленных из черных кремнистых сланцев серии Фиг-Три, углеродистая фракция которых «показала присутствие алканов углеводорода — пристана и фитана. Хроматограмма экстрагированных углеводородов из «пород нижележащей серии Онфервахт соответствует биологически активным веществам.

Значительно более разнообразные биофоссилии были установлены в отложениях формации Ганфлинт Северной Америки. Абсолютный возраст пород формации 1,9 млрд. лет. Описано 12 видов микроорганизмов, относящихся к 8 родам. Палеобиологическое изучение в тонких шлифах сопровождалось также и палеобиохимическими исследованиями, «позволившими отнести эти микроорганизмы к фотосинтезирующим предкам синезеленых водорослей.

Таким образом, применение метода тонких шлифов позволило исследователям показать присутствие примитивных организмов в породах докембрия возрастом 2,0—3,3 млрд. лет. Этот метод дает гарантию от контаминации, но в то же время ограничивает исследо«вателя изучением крайне малого объема «породы (площадь шлифа). Палеобиохимические данные относятся не к конкретному организму, а к органическому веществу, которое содержится в породе и представляет собой диспергированную смесь. Наиболее достоверными в этом случае были бы данные палеобиохимии и различных физико-химических методов, полученные по концентрату конкретных морфологически выраженных биофоссилий, а в лучшем случае по отдельному индивиду (микрозондирование). Проведение такого рода комплексных исследований и их достоверность ограничены необходимостью нахождения достаточного количества биофоссилий.

В последние годы, «благодаря разработанной новой методике, нами установлена новая группа ископаемого фитопланктона (семейство Menneriaceae, род Menneria), представители которой распространены начиная с пород раннего докембрия и до карбона включительно. При этом морфологические особенности этих биофоссилий, наблюдаемые под световым микроскопом, «претерпевали сравнительно незначительные изменения во времени.

Удельный вес установленных био«фоссилий оказался близким к 1, что позволяет сепарировать их в дистиллированной воде и даже в этаноле, сочетая процесс разделения с тонким химическим препарированием. Под микроскопом эти биофоссилии представляют собой уплощен-но-сфероидальные, дисковидные микрообразования, округлые либо неправильных очертаний, обычно со складками смятия или рубцевидными утолщениями. Размер биофоссилий варьирует от 5 до 400 мк, преимущественно 20—100 мк. При увеличении свыше 1000 их поверхность представляется хорошо выраженной равномернозернистой. Размер отдельной гранулы (структурного элемента) порядка 1 мк. He исключено, что гранулы представляют «собой отдельные ультрамикроскопические клетки. В этом случае описываемые микрообразования могут рассматриваться как колониальные организмы. Они характеризуются также значительной хрупкостью и сравнительно легко разрушаются при жестком режиме мацерации пробы, распадаясь на отдельные гранулы и обрывки. При изготовлении препаратов рассеянные гранулы, попадая в воздушные пузырьки, образуют иногда псевдосферы, которые при малых увеличениях микроскопа могут ввести в заблуждение неопытного наблюдателя. Целые формы, несмотря на хрупкость, при достаточной осторожности могут быть извлечены методом поштучного отбора в отдельный «препарат и при необходимости повернуты и зафиксированы в нужном положении. При тонком химическом препарировании нередко отмечаются экземпляры, лишь частично освободившиеся от минеральной оболочки, что лишний раз подтверждает их нахождение in situ. Приуроченность рассматриваемых биофоссилий к первично осадочным породам раннего докембрия доказана более чем 100 анализами на каменном материале из архея Алданского, Балтийского и Индостанского щитов (рис. 57 а, б, в).

В отложениях протерозоя биофоссилии установлены в ряде свит Балтийского щита, в Северном Тянь-Шане, в кремнях формации Ганфлинт Северной Америки. Массовое количество их наблюдается в рифее Сибирской платформы (Чекуровка), в рифее и венде Северной Монголии (Хубсугул), Казахстана, Киргизии, Узбекистана, Русской платформы, Приднестровья, еинеклизы Таудени в Северо-Западной Африке. Установлены они также в породах формации Биттер-Спринг в Австралии. Аналогичные биофоссилии были выделены из фтанитоз бриовера Нормандии М. Робло, которой была показана их растительная природа. Для этой цели использовался специальный микрозонд, а также метод изотопии углерода. М. Робло предложила для этих остатков название Hymenophacides. К сожалению, работа М. Робло была получена нами после опубликования данных по роду Menneria и потому предложенное ею название не было учтено.

Таким образом, установлено практически глобальное распространение рассматриваемых биофоссилий на протяжении всего докембрия. Однако встречаемость их по разрезу далеко не равномерная и зависит прежде всего от палеогеографических условий бассейнов седиментации. Массовые скопления биофоссилий приурочены, как правило, к темноокрашенным битуминозным карбонатным породам, к углистокремнистым и углисто-глинистым сланцам и обычно сопровождаются повышенными концентрациями некоторых редких элементов. Значительное количество биофоссилий удавалось наблюдать в цементе конгломератов, в алевролитах, кварцитовидных песчаниках. Пересыщены ими породы типа шунгитов. В архее наиболее интересными в этом отношении оказались кальцифиры и графитистые породы. Параамфиболиты содержат редкие формы плохой сохранности, аналогично зеленоцветным филлитовидным сланцам позднего докембрия.

Представляется логичным, что развитие микроскопической водной растительности в докембрии подчинялось тем же закономерностям и контролировалось теми же факторами, которые определяют жизнь современного фитопланктона. Сведения, приведенные по этому вопросу в работах В.Г. Богорова и О.К. Бардовского хорошо согласуются с теми данными, которыми мы располагаем об ископаемых предках современных водорослей.

Морфологическое изучение биофоссилий показало, что в первично осадочных породах раннего докембрия существовало по крайней мере три формы проявления примитивной жизни: сфероидальные, лентовидные и нитчатые микроскопические планктонные организмы (возможно колонии), не считая выявленных ранее бактериальных форм. Все они характеризуются малым удельным весом, близким к 1, и зернистой (колониальной?) структурой. В протерозое разнообразие фитопланктонных организмов значительно увеличивается и в позднем докембрии они образуют несколько группировок, описываемых в настоящее время большинством исследователей в составе группы Acritarcha. Для них характерно более сложное строение и увеличение удельного веса, что определяет необходимость применения иного метода их выделения. Параллельно с акритархами продолжали существовать и более просто организованные организмы, в частности представители рода Menneria, явно превалировавшие в количественном отношении. Это было установлено на материалах из рифея Сибирской и Русской платформ и Северного Тянь-Шаня при применении разных методов сепарации.

В настоящее время в качестве рабочей гипотезы нами выдвигается предположение, что рассмотренные биофоссилии семейства Menneriaсеае являлись первыми фотосинтезирующими организмами Земли, которые отличались высокой продуктивностью воспроизведения, имели глобальное распространение и на протяжении всего докембрия являлись основными продуцентами органического вещества. В процессе жизнедеятельности они создавали кислородсодержащую атмосферу, обеспечивания тем самым возможность появления более сложных организмов.