Пригодилось? Поделись!

Тайна Котельнича разгадана

Огромное местонахождение, расположенное на правом берегу р. Вятки, у ᴦ.Котельнич Кировской обл., знаменито скоплением окаменелых остатков позднепермских животных, среди которых особенно много парейазавров. Со времени первых находок этих ящеров в Котельниче прошло более 60 лет, но по поводу того, как могло образоваться столь грандиозное захоронение, до сих пор ведутся споры [1]. Нет ясности и в том, какие ландшафты были характерны для Русской платформы (часть которой составлял бассейн Вятки) во время существования животных, чьи кости и скелœеты найдены в Котельниче. Сейчас, когда изучены растительные остатки из этого же местонахождения, и ландшафты, и условия, приведшие к захоронению множества животных в одном месте, представляются вполне определœенными.

Мне неоднократно случалось работать и на самом котельническом разрезе, и с коллекциями в местном музее, где создана довольно представительная экспозиция окаменелых остатков пермских рептилий. Бывал я и на многих других классических разрезах верхнепермских отложений, в частности на тех, которые относятся к татарскому ярусу (как породы, обнажающиеся у ᴦ.Котельнич) в Поволжье, Прикамье и на севере Русской платформы. Полученные во время этих экспедиций результаты позволяют по-новому взглянуть на происхождение котельнического местонахождения пермской биоты.

Напомню кратко, как выглядят обнажения у Котельнича. Несмотря на кажущуюся стороннему наблюдателю однородность пород, их состав довольно разнообразен. Большая часть верхних слоев сложена глинами (местные геологи их обычно называют коротким словом “вап”), которые иногда переходят в более плотные аргиллиты характерного красноватого или малинового оттенка. В нижней части разреза присутствуют светлоокрашенные прослои, обогащенные карбонатным материалом. В средней и верхней частях разреза встречаются многочисленные песчаные линзы, от мелких до огромных, как к примеру Соколья Гора.

Стратиграфические колонки трех базовых разрезов в Котельниче. Видно, что палеопочвы с остатками корней высших растений располагаются в нижних горизонтах (отмечены стрелками).

Во время работы на котельническом разрезе я заметил довольно странные образования, попадавшиеся в сероцветных прослоях нижней части обнажения. Местами они подверглись выветриванию, и относительно мягкий более глинистый материал был разрушен ветром и вымыт дождевыми водами. Именно там отчетливо проявлялась упорядоченность, структурированность породы — в ней видны были довольно крупные вертикальные конкреции почти цилиндрической формы. После внимательного осмотра, фотографирования и зарисовок мы с коллегами попытались выкопать одну из конкреций, которая уходила в глубь плотной глины, постепенно уменьшаясь в диаметре и давая боковые ответвления. Когда одна из таких карбонатных трубок была разбита͵ оказалось, что внутри она заполнена красноватым глинистым материалом, который по цвету отличается от вмещающей эти прослои породы.

Надо сказать, что мне уже приходилось сталкиваться с карбонатными трубками в отложениях татарского яруса на Русской платформе. Мы с М.П.Арефьевым, большим ценителœем верхнепермских отложений и профессиональным фотографом, описали калькреты — своеобразные погребенные карбонатные почвы, образующие твердую корку на поверхности [2]. Эти калькреты были обнаружены в отложениях верхнетатарского подъяруса на берегу р.Сухоны в Вологодской обл. В таких почвах нам то и дело попадались вертикальные трубки, заполненные глинистым материалом. После отмывки мы обнаружили, что они имеют боковые ответвления, очень напоминающие придаточные корешки высших растений. Вскоре нам встретились такие же трубки, но с хорошо сохранившейся внутренней структурой. Рассмотрев образец под электронным сканирующим микроскопом, мы выяснили, что это ткани проводящей системы растений — флоэма, пучки первичной ксилемы с хорошо различимыми трахеидами и т.д. Сомнений не оставалось: мы имели дело с остатками корневой системы высших растений.
 

Одна из карбонатных трубок, обнаруженных в палеопочвах татарского яруса (слева). Рядом — та же трубка, извлеченная из породы. Оказалось, что это корень Radicites aff. sukhonensis, покрытый мощной кальцитовой “рубашкой” с бугристой поверхностью.

Идентифицировать таинственные котельнические конкреции оказалось немного труднее. Но после тщательного изучения самих трубок и их содержимого не осталось никаких сомнений в том, что это тоже остатки корней. Растения же, чьи корни мы нашли в Котельниче в виде трубок, относились либо к тем же видам, что и сухонские, либо к их ближайшим родственникам. Замечу, палеоботаники часто имеют дело с окаменелостями не всœего растения, а отдельных его частей, которым и дают научное название. Корни, найденные в татарских отложениях бассейна Сухоны, были определœены как Radicites sukhonensis, а остатки из Котельнича за сходство с сухонскими — R. aff. sukhonensis (aff. — сокращенное affinis — родственник; употребляется в том случае, когда точно определить вид не удается).

Как же образовались слои со столь своеобразными корнями, заключенными в мощные карбонатные “рубашки” и сохранившимися в прижизненном положении in situ, ᴛ.ᴇ. на месте произрастания растений? Чтобы ответить на данный вопрос, нужно вспомнить о климате.

В конце пермского периода климат почти по всœей Земле был засушливым. Русская платформа принадлежала в то время к семиаридному поясу. Следы былой сухости видны повсюду: это и мощные красноцветы, которые могли образоваться только за счет своеобразного аридного литогенеза, и эоловые отложения, и палеотакыры (покрытые трещинами отложения высохших временных водоемов), и бессточные впадины с периодически пересыхающими озерами (такие водоемы называют плайевыми), которые заполнялись специфическими осадками — равнинным пролювием [3]. Аридность климата подтверждается также многими морфологическими признаками наземных растений, к примеру шипами по краям листьев и длинными трихомами на поверхности эпидермы. Те и другие имеются и у нынешних растений из засушливых зон и помогают выжить в жарком и сухом климате.


Листья растения Acanthopteridium spinimarginalis (слева) и их микроструктура.
По краям листьев видны шипы — признак, характерный для растений засушливых зон.

В этих неблагоприятных условиях древние растения добывали воду аналогично тому, как современные представители растительности аридных и семиаридных областей Земли. Одни вегетировали только в периоды сезонных увлажнений, в основном — весной, успевая развить довольно густую приповерхностную сеть тонких корешков, которые эффективно поглощали воду, когда выпадали дожди. Такая жизненная стратегия свойственна современным эфемероидам (растениям с коротким вегетационным периодом), покрывающим пышным ковром пустыни и полупустыни в периоды сезонных дождей. То, что в татарское время существовала отчетливая сезонность, подтверждается и наличием годичных колец в древесинах, обнаруженных в верхнепермских отложениях, в том числе в Котельниче. В породах верхней перми довольно часто попадаются также остатки приповерхностных обильно ветвящихся корней. Встречаются они и в котельническом разрезе, как правило — в более песчанистых прослойках глинистой толщи. “Приверженцами” такой стратегии, очевидно, были татарские птеридофиты — в основном хвощи и папоротники, а также некоторые птеридоспермы, ᴛ.ᴇ. наиболее примитивные голосœеменные растения.

Жизнь других наземных растений татарского времени в меньшей мере зависела от атмосферных осадков. Даже в экстремально засушливые сезоны живительная влага поглощалась из глубин почвы длинными вертикальными корнями (такие растения в научной литературе называют фреатофитами), подобно тому, как добывают воду нынешние обитатели аридных областей, к примеру саксаул, высасывающий грунтовую воду 10—11-метровыми корнями. К этой группе ископаемых растений относятся те, которые имели корни типа R. sukhonensis, довольно часто встречающиеся в татарских отложениях обширной территории Русской платформы — от бассейна Камы и Волги до Архангельской обл. Корни, найденные в известковистых прослоях нижней части толщи верхнепермских пород в Котельниче, принадлежат тому же типу.

Кальцитовые корочки вокруг корней R. sukhonensis и даже мощные прослои карбонатов в корненосных слоях могли образоваться в аридных условиях того времени. При интенсивном испарении влаги из почвы содержащиеся в ней соли кальция обычно осœедают на частицах грунта и облекают сначала тонкими, а потом всœе более и более мощными корками всœе, что находится в приповерхностном слое, включая и корни. Так постепенно они “одевались” карбонатной рубашкой и в позднепермское время.

Обратимся теперь к предмету научных споров о Котельниче — проблеме образования этого местонахождения. В нижних частях его глинистой толщи имеются прослои калькретов и сероцветов. Последние представляют собой погребенные палеопочвы, а между ними залегают прибрежные и мелководные отложения. К ним, кстати, приурочены остатки парейазавров (Deltavjatia) и других рептилий из Котельнича. Видимо, ящеры паслись в зарослях растений с корнями типа R. aff. sukhonensis и время от времени попадали в топкие участки с глинистой жижей, покрытой подсохшей от постоянной жары корочкой. Именно там парейазавры увязали и погибали, эти топкие места стали их могилой. Такой вывод подтверждается тем, что многие из них оказались захороненными в прижизненном положении: с подогнутыми ногами, лежащими на боку с запрокинутой головой и т.д. К трупам парейазавров подбирались мелкие хищники и падальщики, которые тоже нередко попадали в ловушки из вязкой глинистой грязи и которых обнаруживают в Котельниче. По мере увлажнения климата береговая линия приближалась к уже начавшему формироваться естественному могильнику. Прибрежные растения с мощными вертикальными корнями исчезли, им на смену пришла растительность из эфемероидов с многократно ветвящимися горизонтальными корешками. Скорее всœего это были птеридофиты и пурсонгии (пельтаспермовые голосœеменные). Листья пурсонгий и споровых растений (в основном хвощей) найдены в Котельниче, а также в других разрезах примерно того же стратиграфического уровня — в глинистых сероцветных линзочках из тонкослоистых озерных или прибрежных отложений [4].

Обобщенный разрез верхнепермских (татарских) отложений у ᴦ.Котельнич. Горизонты, в которых найдены остатки животных и растений, отмечены цифрами; стрелками указаны слои, содержащие окаменелости земноводных (двинозавра), рептилий (дельтавятии, суминии, дицинодонта͵ хищного терапсида) и высших растений (корни Radicites aff. sukhonensis и остатки листьев пурсонгии).

Песчаные линзы в верхней части котельнического разреза сформированы скорее всœего отложениями двух видов — речными и эоловыми. Первые возникли за счет выноса песка из рек, впадавших в мелководные, но обширные озера, а вторые — благодаря образованию дюн (по сути это и есть ископаемые дюны).

Итак, если учитывать строение котельнического разреза, характер сохранности животных, распределœение палеопочв и корневых остатков ископаемых растений, можно понять, что представляли собой местные ландшафты позднепермского времени. Это были бессточные котловины с мелководными, периодически пересыхающими озерами, берега которых покрывали хвощи, папоротники и птеридоспермы. Такие ландшафты были характерны почти для всœей Русской платформы, включая нынешний бассейн Вятки, и даже для Приуралья. Подтверждением этого служит широкое распространение комплекса отложений с характерными карбонатными прослоями, в которых заключены корни R. sukhonensis и близких типов, а также глинистых толщ с тонкими корешками эфемероидов.

Реконструкция растительных сообществ Русской платформы в позднетатарское время. Мелководную зону (1) с характерными для нее отложениями, иногда сохраняющими знаки ряби, занимали, видимо, водоросли. От них не осталось почти никаких следов, а редко встречающиеся здесь тонкие корешки (а) попали сюда из размытых почв более дальних мест. В следующей, периодически пересыхающей, зоне (2) произрастали эфемероиды с приповерхностными разветвленными корнями разных морфологических типов (б, в, г). Остатки таких корней обнаружены и в палеотакырах — древних почвах, поверхность которых покрыта трещинами усыхания. Вдали от берега, куда не доходила вода даже в периоды ее максимального уровня, развивалось сообщество фреатофитов — растений, которые поглощали глубоко залегающую грунтовую воду мощными длинными корнями (д). Их остатки встречаются в виде кальцитовых трубок в породах с карбонатными панцирями. Такие же окаменелые части корней в соответствующих слоях найдены в котельническом разрезе.

При этом существует и иной взгляд на возможную реконструкцию ландшафтных особенностей Русской платформы в татарском веке. М.Г.Миних, к примеру, приводил доводы в пользу существования там очень крупного морского бассейна [5]. Основным доказательством своего мнения он считал присутствие остатков крупных акул в отложениях татарского яруса. Но хорошо известно, что многие из ископаемых акул (к примеру, род Pleuracanthus и представители других родов, во множестве находимые в пермских отложениях Западной и Центральной Европы), как и некоторые современные акулы, весьма хорошо приспособлены к жизни в относительно небольших пресноводных и солоновато-водных водоемах. По всœей видимости, в таких же условиях могли жить и татарские акуловые (эласмобранхии).

Здесь уже шла речь о палеопочвах, корнях и других остатках высших растений. Теперь можно попытаться сделать набросок древней растительности. При ее реконструкции используют понятие “катена” (введенное в палеоботанику В.А.Красиловым), ᴛ.ᴇ. последовательность растительных группировок, или ассоциаций, сменяющих друг друга по мере удаления от бассейна или водотока в зависимости от изменения высотности.

Позднетатарская катена Русской платформы и Приуралья состояла из двух базовых сообществ [2]. Первое из них, прибрежное, представлено членистостебельными, или хвощеобразными. Их остатки формально относят к нескольким родам (Paracalamites, Phyllotheca, Paracalamitina), но скорее всœего это разные части одного и того же растения [6]. Судя по довольно крупным фрагментам побегов, около 2—3 см толщиной, попадающихся в сероцветных линзах у Котельнича, они могли достигать высоты в полтора—два метра. Эти родственники современных хвощей были похожи на них и экологически — образовывали монодоминантные заросли по берегам временных и постоянных водотоков и водоемов.

Кроме членистостебельных в той же ассоциации в оазисах по берегам озер и рек произрастали редкие папоротники и пельтаспермовые птеридоспермы с длинными ланцетовидными листьями и женскими семеносными органами в виде дисков.

Растительное сообщество, в котором доминировали членистостебельные и пельтаспермовые, составляло первое звено катены и, по всœей видимости, служило основным прибежищем и кормовой базой для наземных позвоночных татарского века.

Во втором звене татарской катены преобладали фреатофиты — растения с длинными корнями. Это были голосœеменные, скорее всœего — хвойные. Из них в Котельниче встречались, видимо, представители только одного рода хвойных — Geinitzia — древесных растений с узкими игольчатыми листьями. Вероятно, ископаемые древесины, попадающиеся и в Котельниче, и в других местонахождениях татарской биоты, принадлежат именно этим хвойным.

Очень редко в Котельниче встречаются листья еще одного интересного пермского растения — Rhipidopsis. Его дланевидно рассеченная листовая пластинка немного напоминает листья современного каштана. В моей коллекции есть только один отпечаток такого листа͵ переданный мне для изучения палеонтологами из Котельнического музея. Возможно, рипидопсисы произрастали между зонами распространения эфемероидов и фреатофитов и были очень немногочисленными.

Остатки корней высших растений из татарских отложений Русской платформы. Тонкие горизонтально ветвящиеся корни (левый ряд), возможно, принадлежали эфемероидам, а вертикальные корни типа Radicites sukhonensis, обнаруженные в палеопочвах с карбонатными панцирями, — фреатофитам. Размер дан в натуральную величину.

Побеги и листья наиболее типичных позднепермских растений из татарских отложений Русской платформы. На побеге хвойного растения гейниции (1) видны листья-иголки, а на побеге артизии (2) — поперечная сегментация; листья пельтаспермового голосœеменного растения пурсонгии (3) и акантоптеридиума (4) сохранились в виде отпечатков.

Судя по всœему, сухость климата на границе перми и триаса достигла апогея. Реки и озера периодически пересыхали, но всœе же были источником жизни и для растений, и для животных. Развивались карбонатные панцири, среди которых то тут, то там торчали толстые и приземистые стволы хвойных — гейниций. И только в периоды сезонных дождей уровень воды в реках и озерах поднимался, пустынный ландшафт на короткое время оживал: низины по берегам эфемерных водоемов покрывались пышным ковром птеридофитов, в основном хвощей и папоротников. Начинался сезон размножения и у растений, и у животных.

Позднетатарский ландшафт Русской платформы четверть миллиарда лет назад. Берег покрыт эфемероидами и другими сезонно вегетирующими растениями. На переднем плане — пурсонгия, на побеге которой видны пережимы, возникающие из-за сезонных перерывов роста.

Представленная здесь картина далеко не полна, чтобы целиком реконструировать позднепермские ландшафты и биоту. Надеюсь, их изучение на этом не остановится, а исследованию палеопочв будет уделœено особенно пристальное внимание. Крайне крайне важно разработать систематику и таксономию ископаемых корней — ведь именно они помогли разгадать тайну Котельнича.


  Литература

1. Очев В.Г. Таинственный Котельнич // Природа. 1995. №2. С.53—59.

2. Арефьев М.П., Наугольных С.В. // Палеонтол. журн. 1998. №1. С.86—99.

3. Твердохлебов В.П., Твердохлебова Г.Н., Гоманьков А.В. Ландшафтные особенности Южного Предуралья в позднетатарское время // Палеофлористика и стратиграфия фанерозоя. М., 1989. С.175—177. Препринт Геол. ин-та РАН.

4. Гоманьков А.В. // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1997. Т.5. №4. С.3—12.

5. Миних М.Г. О генезисе татарских красноцветов Русской платформы // Палеофлористика и стратиграфия фанерозоя. М., 1989. С.139—141. Препринт Геол. ин-та РАН.

6. Наугольных С.В. Сравнительный анализ пермских флористических комплексов стратотипического региона (Среднее Приуралье) и кожимского разреза (Печорский бассейн) // Урал: фундамент. пробл. геодинамики и стратиграфии. М., 1998. С.154—182.
 


Тайна Котельнича разгадана - 2020 (c).
Яндекс.Метрика