Как образуются окаменелости и почему сохраняются не все организмы

Окаменелость возникает не просто потому, что останки долго лежат в земле. Между смертью организма и находкой в породе должна произойти редкая последовательность событий: быстрое захоронение, защита от разрушения, химические изменения, превращение осадка в породу, выход слоя к поверхности и обнаружение.

Большинство организмов исчезает бесследно. Мягкие ткани разлагаются, кости растаскивают падальщики, раковины растворяются, а осадочные слои размываются. Поэтому палеонтологическая летопись всегда неполна и сильнее отражает тех животных и растения, которым повезло с условиями захоронения.

Что считается окаменелостью

Окаменелостью называют сохранившиеся остатки, отпечатки или следы деятельности древнего организма. Это может быть не только кость динозавра. К ископаемым относятся:

• зубы и раковины;
• отпечатки листьев и кожи;
• следы ног;
• норы и ходы;
• яйца и гнёзда;
• окаменевшая древесина;
• копролиты;
• организмы в янтаре;
• микроскопические оболочки и пыльца.

Иногда сохраняется сам исходный материал, но чаще он меняется или оставляет минеральную копию формы.

Первый этап – смерть и захоронение

Сразу после смерти организм начинает разрушаться. Микроорганизмы разлагают мягкие ткани, насекомые и падальщики растаскивают части тела, вода и ветер перемещают остатки. Чем дольше они остаются на поверхности, тем меньше шанс сохраниться.

Быстрое захоронение илом, песком, вулканическим пеплом или донным осадком замедляет разрушение. Особенно благоприятны речные поймы, озёра, морское дно и участки, где осадок накапливается быстрее, чем размывается.

Однако быстрое захоронение не гарантирует полной сохранности. Тело может быть повреждено до попадания в осадок, перенесено течением или раздавлено последующими слоями.

Почему кости и зубы сохраняются чаще

Твёрдые ткани устойчивее мышц, кожи и внутренних органов. В зубной эмали и костях уже при жизни есть минеральная составляющая, поэтому они дольше сопротивляются разложению.

Мягкие ткани сохраняются лишь в особых условиях. Для этого нужны быстрое подавление деятельности микроорганизмов, недостаток кислорода, тонкий осадок или химическая среда, способная зафиксировать контуры раньше разрушения. Поэтому отпечаток пера, кожи или внутреннего органа особенно ценен.

У организмов без скелета шансы ниже. Медузы, черви и многие мягкотелые животные известны главным образом из редких местонахождений исключительной сохранности. Палеонтологи называют такие комплексы лагерштеттами.

Что происходит с останками под землёй

После захоронения вода продолжает проходить через поры осадка. Она переносит растворённые минералы и участвует в нескольких процессах.

Заполнение пор минералами

В костях и древесине есть микроскопические пустоты. Минералы осаждаются в них и делают материал плотнее. Этот процесс называют перминерализацией.

Замещение исходного вещества

Исходный материал может постепенно растворяться, а его место занимают другие минералы. Форма сохраняется, хотя химический состав меняется.

Образование слепка

Раковина или кость может оставить полость в породе. Если полость позднее заполнится минералом, получится естественный слепок.

Углефикация

У растений и некоторых мягких организмов под давлением может остаться тонкая плёнка углерода, передающая общий контур и иногда мелкие детали.

Не каждая окаменелость полностью превращается в камень. У некоторых сравнительно молодых находок сохраняется часть исходного вещества. Поэтому возраст нельзя определять по одному внешнему виду.

Почему палеонтологическая летопись неполна

На сохранение влияет образ жизни организма. Обитатель реки, озера или морского дна чаще оказывается в осадке, чем животное сухого горного склона. Многочисленный вид оставляет больше потенциальных находок, чем редкий. Крупные прочные кости сохраняются иначе, чем тонкие скелеты детёнышей.

После образования ископаемого начинаются новые риски. Порода может уйти глубоко и измениться под действием температуры и давления. Слой способен разрушиться при движении земной коры или полностью размыться. Даже сохранившаяся окаменелость остаётся недоступной, пока содержащая её порода не выйдет близко к поверхности.

Наконец, образец нужно заметить. Он может лежать в пустыне, под лесом, городом, морем или ледником. Часть находок обнаруживают случайно, другие – во время целенаправленных исследований.

Почему один скелет часто неполный

Целый сочленённый скелет требует особенно спокойного захоронения. Гораздо чаще тело распадается, отдельные кости переносятся водой и смешиваются с остатками других животных. В породе сохраняется зуб, позвонок или часть конечности.

Палеонтолог не дорисовывает недостающие кости по желанию. Он сравнивает образец с родственными видами, оценивает места прикрепления мышц, симметрию и положение костей. Чем меньше материала, тем шире диапазон допустимых реконструкций.

Именно неполнота ископаемой летописи объясняет, почему взгляды на причины древних вымираний уточняются по мере появления новых данных. Простое популярное объяснение помогает увидеть общую картину, а палеонтологические исследования проверяют её по слоям, датировкам и распределению находок.

Следы тоже становятся ископаемыми

След ноги не содержит часть тела, но сохраняет момент поведения. Дорожка позволяет оценить направление движения, примерную скорость и иногда взаимодействие нескольких животных. Норы показывают, что организм жил в грунте, а копролиты дают сведения о пище.

Такие находки называют ихнофоссилиями. Связать след с конкретным родом удаётся не всегда, поэтому следовые формы получают собственные названия. Это защищает исследование от слишком уверенных выводов.

Как определяют возраст окаменелости

Возраст обычно определяют не по степени минерализации, а по положению в геологическом разрезе и датировке связанных пород. Осадочные слои сравнивают между собой, используют руководящие ископаемые и радиометрические методы для подходящих вулканических материалов.

Подробно сочетание методов разобрано в статье о том, как палеонтологи определяют возраст окаменелостей.

Что делать с возможной находкой

Не стоит сразу выламывать объект из породы. Контекст может быть важнее красивого фрагмента. Сначала нужно сфотографировать находку на месте, добавить масштаб, записать координаты и проверить правила территории.

Пошаговая инструкция собрана в материале «Нашёл окаменелость: что делать». Особенно важно оставить на месте кладку, следовую дорожку, несколько связанных костей или образец, уходящий глубоко в слой.

Короткий вывод

Окаменелость появляется в результате редкого совпадения биологических, химических и геологических условий. Быстрое захоронение защищает останки, минералы фиксируют форму, порода сохраняет её миллионы лет, а эрозия снова выводит слой к поверхности. Поскольку каждый этап отбрасывает большую часть материала, ископаемая летопись не является полным каталогом древней жизни.