Зольнхофен
Паучьи камни Зольнхофена
Если спросить, чем занимаются палеонтологи, то и дети и взрослые дадут один ответ: ищут кости динозавров. И действительно, пусть задачи палеонтологии гораздо шире, без окаменелостей в этой науке никуда. А значит, надо брать лопату в руки и копать – но где? Это только в школьном учебнике геологические породы залегают аккуратненькими слоями, наполненными костями и ракушками. В реальности геологические процессы крутят и ломают их, выдавливают на поверхность, подставляя под разрушающие силы эрозии. Шанс уцелеть в этой камнедробилке для каждого отдельного скелета ничтожен. Но при удачном стечении обстоятельств геологические пласты сохраняют целые комплексы окаменелостей. Благодаря им мы получаем львиную долю информации о прошлом нашей планеты. И одно из таких мест – Зольнхофен.
Месторождения плиточного известняка принесли всемирную известность этому маленькому городку, расположенному на севере Баварии, среди живописных холмов Франконского Альба. Первые горные выработки здесь были заложены еще римлянами. Шло время, возникали и разрушались империи, менялись народы, был открыт порох и книгопечатание – а зольнхофенский известняк ценился все выше и выше. А все потому, что этот красивый камень, по прочности не уступающий мрамору, залегает не единой монолитной массой, а слоями. Слои толщиной в несколько сантиметров образуют многометровый «пирог». Каждый слой настолько ровный, что не требует дополнительной обработки. Не удивительно, что этот известняк любили использовать в строительстве, и в особенности в отделке помещений. Бежевые и кремовые каменные плитки использовали при строительстве замков, дворцов и соборов, ими выстилали пол и облицовывали стены в богатых домах. В окрестностях карьеров по добыче камня считалось особым шиком построить из него весь дом целиком, от стен до мелких элементов убранства.
Периодически в руки рабочих попадали плитки со странными изображениями. Плоские, как будто нарисованные, скелеты рыб, россыпи мохнатых пауков, а то и вовсе зубастые вытянутые пасти приводили людей в смущение. Священники называли эти «паучьи камни» работой дьявола. Натуралисты считали свидетельствами Потопа. На дворе стояла эпоха Просвещения, в моде были коллекции древностей и курьезов природы. В 1730 году «паучьи камни» были опознаны как останки морских звезд. Научное изучение зольнхофенских окаменелостей было не за горами.
Когда одно перышко тяжелее всех застарелых догм
Новый этап в истории Зольнхофена начался с революции в книгопечатании. В 1796 году печатник Иоганн Зенефельдер, живущий в Праге, изобрел литографию. Это было совершенно новая техника, позволяющая переносить изображение с основы на бумагу и делать неограниченное количество копий. Но самое главное, что для него были нужны идеально ровные пластины камня, и желательно известняка. А где добывают такой известняк? Правильно, в Зольнхофене.
Техника литографии быстро распространилась по Европе, а вместе с ней возрос интерес к Зольнхофену. И вместе с известняком в зоне пристального внимания оказались окаменелости. Опять же, не стоит забывать и про научный прогресс. Уже никто не принимал морских звезд за «пауков». На дворе был XIX век, и палеонтологические открытия шли одно за другим. Игуанодон, ихтио- и плезио- завры, древние рыбы, птеродактили и прочая доисторическая фауна заинтересовали не только ученых, но и обывателей. А где есть интерес – там есть возможность и заработать. И рабочие в Зольнхофене начали стараться аккуратно извлекать плитки с «костяшками», чтобы потом продать их коллекционерам.
В 1860 году был обнаружен отпечаток ископаемого пера, а в 1861 году и почти полный скелет странного животного. У него не хватало черепа, зато имелись оперенные крылья и длинный, покрытый перьями хвост. И скелет, обладающий всеми признаками двуногого динозавра, похожего на найденного здесь же компсогната. Птица? Рептилия? – переходная форма! «Происхождение видов…» Ч. Дарвина вышло всего два года назад, и научное сообщество не спешило безоговорочно принимать эволюционную теорию. Одним из слабых мест было отсутствие переходных форм в геологической летописи. Археоптерикс (так назвали животное) стал первым серьезным подтверждением того, что эволюционная теория работает.
На сегодняшний день известно 11 экземпляров, один из них хранится в Берлине, и именно его фотография есть во всех учебниках биологии. Как и 160 лет назад, он остается одной из самых примитивной и древних птиц, известных науке.
Слово – геологам
Суровые геологи вам скажут, что зольнхофенский известняк – это осадочная горная порода, на 98% состоящая из карбоната кальция в виде его разновидности – кальцита. Это – самый твердый в мире вид известняка, который только можно представить. Внешне он выглядит как плотный камень разных оттенков – от кремового до желтого. И иногда в нем встречаются такие веточки, потеменее чем окружающая каменистость. Хочется принять их за растения, но нельзя. Это дендриты. То есть кристаллические образования железа и оксида марганца, расходящиеся веточками. Видели, как на стекле застывает водяной пар из воздуха, формируя узоры? Вот по такому же механизму, только ме-едленно, формируются кристаллы-дендриты.
По времени вся эта толща породы относится к юрскому периоду. А точнее, к титонскому веку, то есть к самому концу юрского периода. Известняковые отложения во Франконском Альбе и Юре охватывают область в 70 на 30 км и имеют мощность 95 м. Это соответствует временному интервалу в 500 тысяч лет Каждый слой известняка отделяет от другого где-то тысяча плюс минут несколько сотен лет. Получается, мы имеем «окно» в юрский период, с охватом в полмиллиона лет. Давайте заглянем в него.
Курорт юрского периода
Все помнят, что 150 млн лет назад Германия, да и вся эта ваша Европа представляла собой топический архипелаг, омываемый водами океана Тетис. Располагался архипелаг на 25 – 30° с.ш., что соответствует современному положению Канарских островов. Стоит ли удивляться, что среднегодовые температуры воды были в районе 26°C, и местность представляла собой тропический рай.
К югу от крупного острова, соответствующего центральной части Германии, располагалась большая лагуна, защищенная на юге и востоке коралловыми рифами. Небольшая глубина, хорошая защита от штормов и реки, выносящие в лагуну много детрита с острова – идеальная среда для обитания.
Здесь можно было увидеть множество рыб, от панцирных щук до любителей ракушек пикнодонтов. Большеголовые, похожие на тунца, пахикормиды (Pachycormidae), выслеживали здесь свою добычу. И серебристыми стрелами пронзали водную толщу безбашенные аспидоринхусы, нападавшие даже на птерозавров. Изредка в лагуну заплывали ихтиозавры, а крокодилы были постоянными обитателями этих мест. На суше гнездилось около дюжины видов птерозавров. В зарослях быстрые компсогнатусы соперничали с археоптериксами в охоте на ящериц и насекомых.
Всю эту идиллию нарушает только одно обстоятельство – почти полное отсутствие бентоса в глубоких участках лагуны. И оно же дает ключ к пониманию происходящих здесь процессов.
Защищенное местоположение лагуны предотвращало крупный водообмен с морем Тетис. А поскольку речь идет не об океанических глубинах, а о шельфовой зоне, понижения уровня моря регулярно превращали лагуну в замкнутый бассейн. В жарком, полузасушливом климате, скорость испарения воды увеличивалась, повышалась соленость и снижался уровень кислорода. Для донных организмов эти условия были критичными, зато способствовали появлению цианобактерий и губок. Рифовые постройки, созданные как ими, так и кораллами, постепенно разрушались, формируя на дне лагуны толстую подушку из насыщенного карбонатом кальция ила. В итоге в лагуне образовалось два яруса: богатые жизнью поверхностные воды, и насыщенные илом бескислородные участки у самого дна.
Токсичные воды Тетиса
Тихие, стоячие воды на дне Зольнхофенской лагуны способствовали медленному и стабильному накоплению осадка. В периоды изолированности лагуны от моря процесс шел быстрее, усиливалось испарение и повышалась концентрация соли. Плотные пересоленые слои воды на дне оказывались ловушкой для живых существ. В Зольнхофене отсутствуют следы перемешивания донного ила бентосными организмами, а также их остатки. Даже такие умелые выживальщики, как морские звезды и мечехвосты, не выдерживали долго в этой среде. Извилистые отпечатки следов с окаменелыми панцирями членистоногих в конце, известные как «дорожки смерти», – пример тщетной попытки сбежать из пересоленого водоема.
Время от времени сезонные шторма и муссоны приносили в лагуну свежую морскую воду из Тетиса. Бушующие волны перехлестывали через барьерный риф, и в лагуне наступал апокалипсис. Сильное течение со стороны моря поднимало со дна бедные кислородом и богатые солью воды. Попасть в такую турблулентную струю было равносильно гибели. Геологическая летопись зафиксировала примеры внезапной и массовой гибели организмов. Некоторые рыбы погибали во время охоты, удерживая в пасти свою добычу.
Те же шторма, что вызывали гибель обитателей лагуны, были опасны и для жителей суши. Сильные ливни и ветер могли унести легкого археоптерикса в море, сбивали в воду стрекоз и прочих насекомых. Реки выходили из берегов и смывали в лагуну остатки растений и трупы животных. Их останки погружались на дно, и, когда волнение на море стихало, быстро покрывались слоем известкового ила. Без донных падальщиков, в условиях повышенной солености, происходила их консервация и начинался процесс окаменения.
Быстрое захоронение погибших организмов позволяло сохранить мельчайшие детали строения мягких тканей – таких как крылья насекомых, щупальца кальмаров и перья археоптерикса. В некоторых случаях органическое вещество сохранялось вообще без изменений, например, чернильные мешки головоногих. Полнота геологической летописи в Зольнхофене так велика, что позволяет воссоздать экосистему прошлого. Такой тип захоронения окаменелостей называется лагерштетт, и представляет огромное значение для палеонтологии.
День сегодняшний
Зольнхофенский известняк по-прежнему добывается и высоко ценится как декоративный материал. Его добыча идет практически вручную – машины вырубают известковые блоки, а рабочие разбирают их на отдельные плитки.
Не отстает от промышленности и палеонтология. Одно из перспективных направлений современности – реконструкция эволюционной истории экосистем. И в этом свете зольнхофенский известняк предстает как бесценный источник информации.
Наиболее представительная коллекция зольнхофенских окаменелостей представлена в «Юрском музее» города Айхштетт (Бавария). Какая-то часть окаменелостей хранится в Дрездене. Представительная коллекция имеется и в Геологическим музее им. Вернадского, в Москве. На самих месторождениях известняка проводятся экскурсионные туры, в ходе которых каждый желающий может отыскать свой «паучий камень» или окаменелое перышко.
