Экспозиция "История Земли и органического мира"
Экспозиция "История Земли и органического мира" в учебном разделе Палеонтологического музея представляет собой иллюстративный материал по курсу "Историческая геология". На экспозиции представлены многочисленные окаменелости, являющиеся характерными (руководящими) для определенных геологических периодов, палеогеографические реконструкции расположения материков и океанов в эти периоды (на основе мобилистской концепции) и общая схема расчленения отложений на основе международной и отечественной стратиграфических шкал. Самыми древними экспонируемыми образцами являются архейские образования Балтийского кристаллического щита, самыми молодыми - четвертичные осадочные отложения Ленинградской области. Экспозиция может быть полезна и интересна как студентам, обучающимся по направлению "Геология", так и всем, кого интересует история Земли и органического мира.
Архейский эон, или архей
(греч. archaios - древний, первый; zoe - жизнь)
Начало около 4,0 млрд, окончание 2,6 млрд лет назад. Определен американским геологом Дж. Дана как совокупность наиболее древних частей геологического разрез планеты.
Для этого времени характерна активная вулканическая деятельность и формирование консолидированных ядер древних платформ (кратонов). Эти процессы были связаны с многочисленными эпохами складчатости и горообразования, наиболее известными из которых являются саамская в раннем архее и беломорская – в позднем.
Формирование биосферы началось около 3,8 млрд, но не позднее 3,2 млрд лет назад. Наиболее важные биофоссилии архейского времени связаны с хемофоссилиями, представленными органическими биомолекулами, микрофоссилиями в виде "телец" и оболочек (возрастом 3,5-3,2 млрд лет). В породах возрастом около 3,2 млрд лет обнаружены первые достоверные строматолиты и онколиты. Таким образом, в архейском эоне существовали хемосинтезирующие анаэробные бактерии и фотосинтезирующие цианобактерии, продуцирующие кислород. Следы жизнедеятельности бактерий представлены в виде хемофоссилий и минеральных скоплений (фосфориты, железистые кварциты, известковые строматолиты, онколиты, катаграфии). Не исключено, что в архее появились первые эукариоты из царства грибов.
Протерозойский эон, или протерозой
(греч. proteos - более ранний, первичный, zoe - жизнь)
Начало около 2,6 млрд, конец 0,54 млрд лет назад. Название дано в 1888 году У. Эммонсом.
Конец архея - начало протерозоя является хорошо выраженным рубежом в пределах всех континентов. К данному геологическому возрасту приурочены процессы гранитоидного магматизма (обр. 392-7, 392-21, 392-25) и регионального метаморфизма (обр. 392-1, 392-2, 392-3, 392-4, 392-5, 392-6, 392-8, 392-11, 392-12, 392-13, 392-16, 392-17, 392-18, 392-24, 392-31, 392-34, 392-38, 392-40, 392-41, 392-42, 392-43, 392-44, 392-46, 392-47, 392-48). Наиболее существенные процессы - насыщение поверхности Земли кремнеземом и литофильными элементами, а также появление свободного кислорода в результате фотосинтезирующей деятельности водорослей. Начинают происходить активные процессы осадкообразования и формируется «протоплатформенный чехол». В разрезах протерозойских толщ отмечаются терригенные (обр. 392-9, 392-14, 392-19, 392-25, 392-26, 392-27, 392-28, 392-29, 392-30, 392-37, 392-45), вулканогенно-осадочные (обр. 392-22, 392-32), карбонатные (обр. 392-23) и углеродистые породы (обр. 392-10, 392-15, 392-36, 392-39). Появляются включения в породы первых эвапоритов - следов усыхания морских осадков. Среди осадочных пород нижнего протерозоя распространены различные прибрежно-морские, шельфовые и относительно глубоководные осадки. В дальнейшем, они были метаморфизованы и подвергнуты деформациям во время карельской и других эпох сладчатости.
Из верхнепротерозойских отложений наиболее известны массовые находки строматолитов (остатки жизнедеятельности синезеленых водорослей) (обр. 392-56, 392-58, 392-60, 392-61, 392-62, 392-64, 392-68, 392-69, 392-70). По остаткам этих водорослевых построек производится расчленение разреза и сопоставления выделенных горизонтов. Из отложений этого возраста широко известны также терригенные (обр. 392-57, 392-59, 392-63, 392-65, 392-71, 392-72, 392-73) и карбонатные неорганогенные породы (обр. 392-67).
В раннем протерозое (до 1,65 млрд лет назад) развивались простейшие одноклеточные организмы - прокариоты, с деятельностью которых и связано появление в отложениях этого возраста строматолитов, онколитов (обр. 392-20) и катаграфий. Разнообразие жизни возникло, в основном, в позднем протерозое - рифее и венде. Аэробные бактерии и одноклеточные водоросли возникли на рубеже 1,7-1,8 млрд лет назад, многоклеточные водоросли - около 1,0 млрд лет назад. Одноклеточные животные известны с возраста 1,0 млрд лет назад, многоклеточные - около 0,7 млрд лет назад, хотя не исключается их более раннее появление.
Особый заключительный этап развития жизни в протерозое - вендский период, выделенный в 1950 г. Б. С. Соколовым. К этому времени приурочены байкальская эпоха складчатости и магматизма и одно из крупнейших оледенений в истории Земли (лапландское). Последнее отразилось в появлении в разрезах вендских отложений Восточно-Европейской и Сибирской платформ несортированных осадочных образований - тиллитов (обр. 392-49, 392-50, 392-51, 392-52, 392-53, 392-54, 392-55).
Для венда характерен первый максимум биоразнообразия. Биота коренным образом отличалась как от предшествующей рифейской, так и от более поздней кембрийской. Фауна венда представлена своеобразными многоклеточными животными, не имевшими минерального скелета. Превосходная сохранность и обилие отпечатков бесскелетных животных свидетельствует в пользу малой доли деструкторов в трофических цепях. Здесь встречены многочисленные разнообразные прокариоты (бактерии, цианобиоты) и эукариоты (растения, животные, грибы). Особые черты присущи и растительному миру венда. Это время широчайшего распространения флоры. Недавно открыты мицеты и грибы; очень разнообразен мелкий фитопланктон.
Кембрийский период, или кембрий
(Cambria - лат. название полуострова Уэльс в Англии)
Начало 542 млн, конец 488 млн лет назад, продолжительность 54 млн лет. Кембрийская система выделена в 1835 году А. Седжвиком.
В начале периода суша была представлена несколькими материками, расположенными преимущественно в Южном полушарии: Гондваной (включающей Южноамериканскую, Африканскую, Антарктическую, Австралийскую платформы, Индостан и Китай), Лаврентией (Североамериканская платформа), Балтией (Европа), Сибирью и Казахстаном. Их омывал единый океан Панталасса. Северные материки и Гондвану разделял океан Тетис, Лаврентию и Балтию – океан Япетус. После постепенного затухания горообразования на границах континентов и заполнения прогибов молассоидами, в среднем кембрии установился достаточно спокойный тектонический режим с обширными эпиконтинентальными морями, в которых накапливались терригенные отложения (обр. 393-2, 393-3, 393-4, 393-5а) и карбонаты (обр. 393-1, 393-6, 393-7, 393-8, 393-9, 393-10, 393-11).
Органический мир кембрия характеризуется становлением всех ныне известных типов животных и растений. В морях господствовали беспозвоночные, представленные архаичными группами, и разнообразные водоросли. На суше существовали примитивные одноклеточные водоросли и бактерии.
Животные кембрийского периода приобрели способность строить прочный хитиново-фосфатный и известковый наружный или внутренний скелет. Большую роль играла своеобразная группа животных, называемых археоциатами (обр. 393-22), которая вымерла в конце кембрия. Вместе с водорослями они принимали участие в построении рифовых тел. Наибольшее развитие получили трилобиты (обр. 393-12, 393-13, 393-14, 393-16, 393-17, 393-18, 393-19, 393-20, 393-21), которые составляют до 60% всех известных палеонтологических остатков кембрия. Все известные представители класса трилобитов являлись морскими обитателями. Многие из них существовали, зарываясь в ил, были представители блуждающего бентоса, а некоторые являлись, по-видимому, представителями нектона или планктона. Наряду с трилобитами в кембрии были развиты представители всех остальных подтипов членистоногих, в том числе остракод и филлокарид. Еще одной важной группой ископаемых организмов для кембрия являются брахиоподы. Большинство из них относится к подклассу беззамковых - наиболее примитивных древних форм с хитиново-фосфатной и известковой раковиной. Начинают развиваться и замковые формы. Кембрийские моря были заселены также кишечнополостными - гидроидными и сцифоидными; вместе с ними развивались коралловые полипы. Активно развивались моллюски: к моноплакофорам и гастроподам в среднем кембрии присоединились двустворчатые моллюски, а в позднем - головоногие и полиплакофоры. Среди иглокожих встречаются лишь немногие примитивные формы классов стебельных - цистоидей, текоидей и карпоидей - и единичные формы голотурий. В кембрийских отложениях также встречаются остатки одноклеточных животных (агглютинирующих фораминифер и радиолярий), губок, червей, первых граптолитов. Мир низших растений представлен синезелеными и зелеными водорослями (обр. 393-15).
Ордовикский период, или ордовик
(ордовики - название древнего племени, населявшего Великобританию)
Начало 488 млн, конец 443 млн лет назад; продолжительность 45 млн лет. В самостоятельную систему ордовик выделен в 1879 году Ч. Лэпвортом.
В течение периода Лаврентия сближается с Балтией, а от Гондваны отделяется несколько микроконтинентов. Ордовикская эпоха - преимущественно талассократическая, исключая время таконского орогенеза в позднем ордовике. Теплый климат и спокойный тектонический режим способствовали накоплению терригенных (обр. 394-2), карбонатных (обр. 394-3, 394-4, 394-5) и углистых (обр. 394-6, 394-7) морских отложений. Лишь в конце среднего ордовика и позднем ордовике отмечаются гляциальные отложения.
В морях ордовикского периода были широко распространены беспозвоночные и водоросли, появились и первые позвоночные организмы.
Трилобиты (обр. 394-15, 394-16, 394-17) сохранили свое ведущее положение, хотя их количество снижается. В отличие от кембрийских форм, ордовикские получили способность сворачиваться, защищая мягкую брюшную мембрану (обр. 394-18). Граптолиты (обр. 394-6) играли важную роль, особенно кустистые колониальные стереостолонаты. Эти животные в ордовике быстро эволюционировали, обладали значительными ареалами распространения и поэтому являются руководящими ископаемыми. Особенно были распространены безосные формы, а в среднем и позднем ордовике появились двурядные осеносные граптолоидеи. В последнее время существенное значение для расчленения и корреляции ордовикских отложений получили конодонты. Кишечнополостные были представлены, главным образом, строматопорами, появились гелиолиты и примитивные однозонные четырехлучевые кораллы - ругозы; среди табулят были развиты несообщающиеся формы. Все эти бентосные кишечнополостные организмы принимали участие в построении рифов. Брахиоподы представлены как беззамковыми с хитино-фосфатной раковиной (обр. 394-12), так и ставшими многочисленными замковыми формами с известковой раковиной (обр. 394-14). Среди последних преобладали ортиды (обр. 394-13б), пентамериды и строфомениды. Иглокожие (обр. 394-19а, 394-20, 394-21) играли важную роль среди представителей донной фауны. Это были, в основном, морские пузыри (цистоидеи) (обр. 394-22, 394-23), морские лилии (криноидеи), хомалозои (карпоидеи), астерозои и эхинозои. Моллюски были представлены всеми классами (обр. 394-1, 394-11), но широко распространены были только головоногие, раковины которых могли достигать 2-3 м в длину (обр. 394-24, 394-25). Помимо указанных групп в морях ордовика обитали простейшие, губки, черви, мшанки (обр. 394-8, 394-9, 394-10), остракоды. Начало ордовика ознаменовалось появлением первых позвоночных - бесчелюстных рыбообразных животных (телодонтов). Значительного развития достигли разнообразные синезеленые, зеленые, багряные водоросли.
Силурийский период, или силур
(силуры - название древнего племени, населявшего Великобританию)
Начало 443 млн, конец 416 млн лет назад; продолжительность 27 млн лет. Силурийская система установлена в 1835 году английским геологом Р. Мурчисоном, также как кембрий и ордовик, в Уэльсе.
Ранний силур - время обширных трансгрессий; многие эпиконтинентальные моря обладали нормальной соленостью, в них накапливались тонкотерригенные и карбонатные осадки (обр.395-8); в закрытых бассейнах накапливались эвапориты. Во второй половине силура началась практически повсеместная регрессия, проявились многочисленные поднятия. Это было связано с объединением Лаврентии и Балтии в единый континент Лавруссию и закрытием океана Япетус. Коллизионные события здесь и в других местах земного шара явились проявлением основной фазы каледонской складчатости. В результате этих процессов возникают Скадинавские горы, складчатые сооружения Британских островов, Гренландии, Центрального Казахстана, Восточной Австралии, Северных Аппалачей.
Органический мир стал богаче и разнообразнее, хотя в морях продолжали свое развитие те же древние группы организмов, что и в ордовике. В конце силура появились первые рыбы, на суше - первые высшие растения.
Граптолиты в начале силура достигли апогея в своем развитии. Они были представлены, в основном, однорядными осеносными формами (обр. 395-5), чрезвычайно быстро эволюционировали и почти полностью вымерли к концу периода. Рифостроители представлены строматопороидеями, табулятами (обр. 395-10), гелиолитами. Появились двузонные четырехлучевые кораллы, отличавшихся от однозонных наличием пузырчатой ткани. Брахиоподы продолжали свое развитие, хотя число их родов несколько сократилось. Широко известны атрипиды, спирифериды (обр. 395-1, 395-14), появились продуктиды и теребратулиды. Характерно появление брахиопод со сложным ручным аппаратом (обр. 395-2, 395-4). Иглокожие, в основном, представлены прикрепленными формами, но заметно уменьшается число цистоидей, резко возрастает значение морских лилий (обр. 395-3), появляются бластоидеи. Головоногие моллюски, хотя и представлены теми же группами, что и в ордовике, но совершенно другими видами (обр. 395-7). Появились бактритиды, явившиеся предковыми формами более поздней группы аммоноидей. Трилобиты резко сократились в количестве. Помимо указанных основных групп беспозвоночных, существовали простейшие, губки, членистоногие (остракоды, ракоскорпионы (обр. 395-12)), двустворчатые и брюхоногие (обр. 395-6) моллюски, мшанки, морские звезды и морские ежи. Характерной особенностью силурийского периода является освоение во второй его половине бесчелюстными позвоночными организмами пресноводных бассейнов. В конце силура появились первые настоящие рыбы (акантоды). Продолжали развиваться различные водоросли; на суше появились мхи, грибы, высшие растения - риниофиты, в самом конце силура - примитивные плауновые.
Девонский период, или девон
(Девоншир - название графства в Великобритании)
Начало 416 млн, конец 359 млн лет назад; продолжительность периода 57 млн лет. Установлен в 1839 году А. Седжвиком и Р. Мурчисоном на территории Англии, в графстве Девоншир.
Продолжается раскол Гондваны. Ранний и средний девон характеризуется широким развитием горно-складчатых сооружений, частыми перерывами в осадконакоплении, накоплением терригенных морских и континентальных отложений (обр. 396-23, 396-24). На континентах широко распространены красноцветные молассы типа "Old Red" (обр. 396-25). Позднедевонская эпоха характеризуется снижением тектонической активности, нарастающей морской трансгрессией. Формируются терригенные и карбонатные осадки. Широко развиты рифогенные постройки, накапливаются бокситы.
Главное отличие позднепалеозойской жизни от раннепалеозойской состояло в том, что органический мир начал развиваться не только в морях и пресноводных бассейнах, но и на суше.
Морские беспозвоночные были менее разнообразны, чем в силурийском периоде, за счет исчезновения или угасания многих раннепалеозойских групп. Брахиоподы достигли максимума своего развития - известно более 320 родов замковых брахиопод (обр. 396-8а, 396-18). Особенно разнообразны спирифериды (обр. 396-7, 396-11), ринхонеллиды (обр. 396-5б) и теребратулиды (обр. 396-13). Брахиоподы, отличающиеся богатством видов и быстрой изменчивостью во времени, являются самой важной группой, используемой при детальном расчленении девонских отложений. Широкое распространение получили аммоноидеи. В начале девона появились агониатиты и гониатиты (обр. 396-6). В начале позднего девона возникли климении, которые по типу лопастной линии были сходны с гониатитами, но отличались тем, что сифон у них был приближен к спинной стороне. К концу девона климении исчезли. Одновременно угасала другая группа головоногих моллюсков - наутилоидеи. Среди кораллов уменьшилась роль табулят (обр. 396-2), больше стало четырехлучевых кораллов (обр. 396-10, 396-14), которые вместе со строматопоратами (обр. 396-3, 396-4) и мшанками участвовали в постройках рифов. Продолжали развиваться фораминиферы, остракоды (обр. 396-1), иглокожие, губки, мшанки, двустворчатые и брюхоногие моллюски (обр. 396-16), конодонты. Последние имеют важное стратиграфическое значение. Возрастающее значение начали приобретать позвоночные. Главенствующее положение занимали рыбы, поэтому девон часто называют "веком рыб" (обр. 396-20). Появились, испытали расцвет и вымерли пластинокожие рыбы, появились хрящевые рыбы, продолжали развитие акантоды, большим разнообразием обладали кистеперые рыбы. В конце девонского периода позвоночные вышли на сушу. Это были примитивные земноводные-стегоцефалы, произошедшие от кистеперых рыб. Быстро эволюционировали и расселялись растения. Девонские моря были населены разнообразными и многочисленными водорослями (обр. 396-17, 396-22), которые наряду с кишечнополостными принимали участие в строительстве рифовых тел. В девонском периоде появились основные типы растений - плауновидные, членистостебельные, прапапоротники, проголосеменные, в самом конце девона - первые голосеменные. В раннем и среднем девоне на суше господствовали риниофиты, которые вымерли в конце девона.
Каменноугольный период, или карбон
(лат. carbo, carbonis - уголь)
Начало 359 млн, конец - 299 млн лет назад; продолжительность 62 млн лет. Система выделена английскими геологами У. Конибиром и У. Филлипсом в 1822 году в Западной Европе, современный объем установлен в 1839 году А. Седжвиком и Р. Мурчисоном.
В течение карбона происходит постепенное сближение Гондваны, Лавруссиии, Сибири и Казахстана. Начинаются коллизионные события герцинской эпохи складчатости, приведшие к образованию суперконтинента Пангеи. К началу карбона приурочена максимальная трансгрессия позднего палеозоя. Окраины континентов были заняты обширными мелководными морями и болотами, что при теплом климате способствовало росту разнообразия растений и животных. В геологической летописи это отражено в широком распространении тепловодных мелководных отложений - угленосных толщ, карбонатов.
На смену некогда широко распространенным группам (граптолитам, трилобитам, гигантским ракоскорпионам, многим группам иглокожих) приходят новые группы живых организмов.
Одной из наиболее важных групп беспозвоночных явились крупные фораминиферы со сложнопостроенной спиральнозавитой раковиной, относящиеся к семейству фузулинид (Fusulina, Triticites), являющиеся породообразующими группами (обр. 397-4). Среди бентоса преобладали брахиоподы, хотя число их родов по сравнению с девонским периодом несколько сократилось. Резко изменился их родовой и видовой состав. Преобладали спирифериды (обр. 397-18, 397-16) и продуктиды (обр. 397-17, 397-19, 397-20), в основном, их крупные представители. Некоторые из них, в частности Gigantoproductus, достигали размеров до 40 см. Продолжали развиваться агониатиты и гониатиты (обр. 397-8), усложнялась их лопастная линия и скульптура раковины. В раннем карбоне гониатитов было еще немного, но в среднем и позднем карбоне заметно увеличилось их число и разнообразие. Гониатиты, как и фузулиниды, являются важнейшими группами, используемыми для дробного стратиграфического расчленения каменноугольных отложений. Карбон был также временем расцвета четырехлучевых кораллов - одиночных (обр. 397-14) и колониальных (обр. 397-13, 397-15) форм. Колониальные кораллы наряду с хететидами, табулятами и мшанками участвовали в рифовых постройках. Существенное значение в каменноугольной фауне имели иглокожие (обр. 397-10). Многочисленны морские лилии, морские ежи и бластоидеи. В морях широко представлены губки (обр. 397-11), остракоды, конодонты, гастроподы (обр. 397-6, 397-9) и двустворчатые моллюски. Из наземных беспозвоночных широкое распространение получили паукообразные и скорпионообразные. Появились первые крылатые насекомые - единственные представители летающего животного мира. Не встречая врагов и конкурентов, они могли свободно развиваться и достигали гигантских размеров - до 1 м в размахе крыльев. Среди морских позвоночных продолжали развитие рыбы (обр. 397-7), хотя их количество и разнообразие несколько уменьшилось; испытали расцвет разнообразные группы акуловых. На суше достигли расцвета земноводные; в середине периода появились первые парарептилии - котилозавры и настоящие рептилии - лепидозавры и зверообразные. Каменноугольный период знаменует собой начало совершенно нового этапа в развитии растительности. Основной фон растительного покрова составляли древовидные, плауновидные (обр. 397-3, 397-24), членистостебельные (обр. 397-2, 397-23), папоротники (обр. 397-21). Появились в изобилии примитивные голосеменные - кордаитовые и глоссоптериевые (обр. 397-22). В этом периоде произошла первая дифференциация растительности на обособленные фитогеографические области (Еврамерийская, Катазиатская, Ангарская и Гондванская).
