Сходство ассоциаций ископаемых организмов: сухопутные мосты или дрейф континентов?

Осадочные породы, включающие пласты угля, содержат ископаемые остатки организмов, живших в то время, когда формировались породы или когда отлагалось органическое вещество, которое в конце концов превратилось в уголь. Теперь палеонтологи могут расположить породы в хронологическом порядке на основании содержащихся в них окаменелостей — от настоящего времени примерно до 570 млн. лет назад, когда появились беспозвоночные животные, которые строили раковины, способные на долгое время оставить следы в уплотненном осадке.

Поскольку палеонтологическая летопись складывалась из образцов, собранных по всему миру, стало очевидно, что вполне определенные сочетания окаменелостей могут быть связаны только с совершенно определенным моментом геологического времени, т. е. они отражают эволюцию самих видов, и что породы с одинаковыми ассоциациями окаменелостей должны иметь один и тот же возраст независимо от того, на каком континенте развиты эти породы. Данный способ определения возраста имеет важнейшее значение как для геологов, так и для биологов.

К началу 1900-х годов стало ясно, что такие идентичные ассоциации ископаемых организмов встречаются на различных “парах” континентов: в Южной Америке — Африке, в Индии — Австралии и в паре Африка — Австралия и Антарктида. При отсутствии других гипотез о том, каким образом сходные сообщества живых организмов могли одновременно существовать на континентах, разделенных тысячами километров, биологи и зоологи выдвинули идею о “сухопутных мостах”. Предполагалось, что каждую пару континентов, на которых были развиты похожие сообщества организмов, в какой-то период времени в прошлом связывали участки суши, но впоследствии эти “мосты” погрузились в море. Если потом отдельные ветви первоначального сообщества стали резко различаться, это считалось просто свидетельством эволюции или естественного отбора видов в ходе развития существовавшего раньше сообщества.

Гипотеза Вегенера поразила “в самое сердце” гипотезу о сухопутных мостах, предложив более логичное объяснение тех же самых биологических данных. Иначе говоря, большая часть аргументов в поддержку сухопутных мостов, связывающих континенты, с тем же успехом подходила и для дрейфа континентов: Или еще другими словами: те границы, которые разделили первичный массив Пангеи, не были биогеографическими границами. Например, районы пустынь не отделились от тропических джунглей; вместо этого пустыни раскололись на две части, джунгли и горные хребты тоже разделились. Как ни странно, Вегенер не получил существенной поддержки от биологов, хотя ко времени выхода его работы (1929 г.) геофизические возражения против концепции сухопутных мостов, основанные на различных плотностях сиаля и симы, были уже хорошо известны.

Определение абсолютного возраста по радиоактивности: теория дрейфа подтверждается. Большинство пород во время своего формирования содержит следы радиоактивных элементов, таких как уран, торий, рубидий или калий. С тех пор как в 1896 г. Анри Беккерель открыл явление радиоактивности, было детально изучено, как происходят процессы радиоактивного распада этих элементов и превращения их в другие элементы. Для каждого элемента, образующегося в процессе распада, характерен свой период полураспада (рис. 19.23). Распад урана-235, превращающегося в свинец-207 с периодом полураспада 700 тыс. лет, — один из таких процессов, широко используемых геофизиками для определения возраста породы (находим отношение атомов этой пары и умножаем его на 700 000). Точно так же можно использовать многие другие пары элементов, например распад калия-40 до аргона-40 с периодом полураспада 11 850 лет. Возраст породы, определяемый этим способом, называется радиоизотопным или абсолютным.

Один из классических примеров того, как радиоизотопные возрасты пород подтверждают теорию дрейфа континентов, — открытие, что возрастная граница в породах Западной Африки продолжается в Южную Америку (рис. 21.5).

Эту границу впервые закартировали в Африке между породами с возрастом 2 млрд, лет (Эбурнейская провинция) и с возрастом всего 550 млн. лет в Панафриканской орогенической провинции. Позднее геологи, составлявшие карту Атлантического побережья Бразилии, обнаружили формации пород тех же возрастов и типов, что и в Западной Африке. И еще важнее то, что граница между этими формациями, как оказалось, точно совпадает по направлению с продолжением африканской границы, если эти два континента сблизить, как показано на рис. 21.5, т. е. если вернуть их в то положение относительно друг друга, какое они, вероятно, занимали в древней Пангее.

Таким образом, к середине 1960-х годов наука накопила огромное множество доказательств того, что современные континенты действительно образовались в результате раскола более крупного и более древнего массива. Однако широкое признание теории дрейфа континентов в наше время стало возможным только благодаря развитию новой глобальной геологической теории в течение одного десятилетия: с 1955 по 1965 г. Параллельно с конкретным изучением географии дрейфа развивалась новая теория — разрастания морского дна. Она дала первое правдоподобное объяснение того, почему континенты должны были разделиться в течение геологической эпохи, начавшейся 200 млн. лет назад и продолжавшейся до настоящего времени. Но еще важнее, что новая теория позволила определить скорости, с которыми происходил дрейф континентов, и доказала, что континенты движутся и сегодня.