Mente et malleo — история геологии и палеонтологии от античности до середины XIX века

Автор сообщества Фанерозой: врач Артемий Липилин.

Дополнил и отредактировал статью биолог, вдохновитель Фанерозоя, Ефимов Самир.

Не соответствует тематике Хабра! Низкий технический уровень материала!

Просим всех людей, кто считает, что Хабр только для для тех кто пишет статьи о программах, как например человек на скриншоте, ознакомьтесь, пожалуйста, с мнением администрации на этот счёт в комментариях под нашей статьёй о слепнях. Если Вас это не удовлетворит, то, пожалуйста, не тратьте своё время на прочтение данной статьи!

Эта статья абсолютно соответствует тематике тех хабов, в которых эта статья находится и той сложности технического материала, которую требуют от статьи данные хабы. Лучше переходите сразу к прочтению других материалов, которые соответствуют вашим потребительским предпочтениям. Открою вам истину капитана: лента хабра настраивается так, как захотите вы! Не нравятся наши статьи, читайте хабы, где пишут исключительно по IT! Не портите себе настроения, уважайте мнение других и хорошего Вам дня! Живите дружно!

Появлению геологии и палеонтологии, как и другим естественным наукам, человечество обязано древним грекам. Так, например, Античный учёный и мыслитель Ксенофонт обнаружил в поздних третичных отложениях знаменитых сиракузских каменоломен отпечатки рыб и, вероятно, водорослей, а в древнейшей третичной формации острова Мальта – разнообразные раковины морских моллюсков.

Отсюда он делал вывод о неизбежности превращений, которые Земля претерпела в минувшие эпохи. Будучи антикатастрофистом, он считал, что эти превращения не результат единовременных мощных переворотов, а плод постоянных, неизмеримо малых процессов, постепенно приводящих к колоссальным изменениям. Ксенафонт декларировал медленную, постепенную периодическую смену моря и суши.

Но, не одним Ксенафонтом един был античный мир. Так, один из величайших философов своего времени, чьё имя теперь гордо звучит Аристотель, собирал камни, растения и животных. Не исключено, что среди камней могли быть и окаменелости различных вымерших древних организмов, которые вполне могли натолкнуть философа на создание общей систематики и классификации групп организмов, используемой в конечном итоге на протяжении многих и многих веков. Не стоит также и забывать, что Аристотель первым попытался систематизировать полученные знания, сравнивая морфологические особенности человека, четвероногих и птиц, тем самым, придя к выводу о единстве их плана строения. Он первым охарактеризовал обезьян как промежуточную форму между человеком и другими млекопитающими, при этом не имея под собой данные об их предках. из палеонтологической летописи. Его отдельный трактат под названием «О возникновении жизни» был также посвящён эмбриологии человека и животных. В нем Аристотель подробно остановился на вопросах, связанных с происхождением пола, наследованием, признаков, возникновением уродств и многоплодия. Аристотель считал, что формирование организма происходит путем постепенного новообразования его частей. Описывая развитие цыпленка, он высказал мысль о том, что в процессе эмбриогенеза сначала формируются общие признаки, характерные для крупных систематических групп, а затем — специальные, свойственные виду. Спустя 23 века к этому интересному умозаключению пришел известный русский эмбриолог Карл Бэр, который был одним из первых основоположников биогенетического закона. Конечно, современная интерпретация этого закона сейчас выглядит несколько иначе, вследствие пересмотра самой концепции повторения эмбрионом «пути эволюции», но на то время биогенетический закон в старых рамках его определения был одним из главных подтверждений эволюционной теории.

Помимо Аристотеля, немалый вклад в геологическую науку внес и греческий историк Полибий, чья общественная деятельность началась с незавидного положения официального греческого заложника в Риме. Однако, несмотря на такое весьма неблагополучное положение в обществе, он сумел сделать блистательную карьеру римского посла, дипломата, апологета Римской империи и крупного историографа. Его труды по истории древних завоеваний и «Всеобщая история», дошедшие до настоящего времени, охватывают не только период образования Римской империи до 220-145 гг. до н. э, но и бесценные научные данные о происходивших геологических процессах в естественной истории Земли того времени.

Этот замечательный труд, во многом перекликается с современным пониманием описываемых им событий прошлого, событий, свидетелем которых он был и сам. Так, во своем труде «Всеобщая история» Полибий демонстрирует нам свои наблюдения за долгосрочным влиянием речных и морских течений на масштабные географические изменения. Это видно на примере предлагаемого способа измерения длительности процесса геологической трансформации, где Полибий ссылается на слабую соленость Азовского моря (Меотийское озеро или болото), как на модель для прогноза заиливания Черного моря в уменьшенном масштабе.

На самом деле, очевидно, что подобное явление уже имеет место. Меотийское озеро уже на столько обмелело, что в самом глубоком месте его глубина достигает не более пяти-семи саженей. Таким образом, большие корабли не могут пройти его без помощи штурмана. Стоит отметить, что раньше этот водоем был морем такого же порядка, что и Понтийское, однако сейчас он представляет пресноводное озеро, так как соленая вода вытеснена на глубину большим объемом речного сброса. То же самое произойдет и с Понтийским морем, так как процесс опреснения уже имеет место, невидимый глазу обычного наблюдателя из-за большого объема и площади бассейна. Тем не менее при более или менее внимательном наблюдении этот процесс можно обнаружить. [Всеобщая история, 1889: 4.40]

Таким образом Полибий предстает нам в роли предвестника геологического униформизма. Его интуитивные идеи о необходимости письменного документирования надежных знаний о природных явлений являются первым подходом к развитию научного метода в геологии и к системному изучению древних и долговременных геологических процессов естественной истории Земли.

Стоит кратенько упомянуть и географа Страбона, который написал труд «География» в 17 книгах. При исследовании Земли он опирался на исторический метод. Так, цитируя Эратосфена и Полибия об изменении уровня морей он аналогично им нивелировал катастрофический элемент в мифах и источниках, подчеркивая роль постоянно действующих факторов, очевидных в настоящий момент.

С закатом Античности интерес к геологии (и её раздела палеонтологии) как науке в Европе резко снизился и воскрес с новой силой только после прихода арабов. Среди трудов ученых той поры можно отметить книгу арабского мыслителя XIII века аль Казвини под названием «Чудеса природы».

Во фрагменте, написанном от имени вымышленного странника, прожившего тысячи лет, рассказывается, как, приходя в одну и ту же местность каждые пятьсот лет, он находил то многолюдный прекрасный город, то обширные пастбища, среди которых не было и следа исчезнувшего города, то море с бушующими волнами, то вновь цветущий город с ещё более многолюдным населением. И всякий раз этот вымышленный Мафусаил спрашивал кого-либо из жителей этого места:

«Куда девался город? Откуда взялись пастбища? Давно ли пришло море? И каким образом на месте исчезнувшей воды вновь возник прекрасный город?»

Жители недоумённо пожимали плечами и отвечали примерно одно и то же:

«Наша местность была всегда такой, как теперь, и все наши предки знали её не иной, чем сейчас».

Этот образный рассказ иллюстрирует взгляды Казвини на перемены, которым незаметно подвергалась Земля на протяжении своей истории.

В эпоху Возрождения человеческая мысль вступила на путь, указанный Ксенофонтом, Аристотелем, Полибием и Страбоном. У выдающихся представителей эпохи Возрождения можно обнаружить думы, аналогичные думам аль-Казвини. Такие соображения высказывают да Винчи, Плисси и Фракастро.

Так, на основании раскопок в Вероне в 1517 году Фракастро обнаружил множество окаменелостей и пришёл к выводу, что эти окаменелости не являются игрой природы, а принадлежат животным, которые некогда населяли эти места. 

Так как ископаемые останки принадлежали морским животным, то надо думать, что на месте, где в настоящее время располагается Верона, некогда было море.

«Предполагать, будто их занесло Всемирным потопом, нет никаких оснований»,

- утверждает Фракастро. В пользу своей догадки он приводит такой аргумент:

«Наводнение, о котором говорится в Библии, было вызвано разлитием пресных вод, а не моря, заняло короткое время и небольшое пространство. Оно должно было оставить окаменелости на поверхности земли, а не в её глубоких слоях.»

Фракастро считал нелепой попытку некоторых учёных рассматривать окаменелости как «игру природы» или продукт какой-то «пластической силы». Для него их животное происхождение было несомненным.

Следующим выдающимся основоположником геологии стал Николай Стено.

В своём труде «De Solido intra solidum» он горячо отстаивал взгляды Леонардо да Винчи и со своей стороны сделал немало для выяснения некоторых важных фактов геологии.

В круг его интересов была включена геология Тосканы, части Аппенин и подаппенинских равнин. Сравнивая разные слои по минеральному составу, расположению и заключенным в них окаменелостям, он сличал их с современными животными и растениями, на основании чего пришёл к ряду важных умозаключений. Одни пласты состояли из пород вулканического происхождения, другие ˗ из осадочных пород. Одни отлагались в море, другие – в ложах рек и иных пресных водоёмах. Одни лежали горизонтально, другие благодаря действию «подземных паров» ˗ наклонно или даже вертикально. Одни слои были более раннего, другие ˗ более позднего происхождения. Сами же окаменелости, добытые из последовательно расположенных пластов, обнаруживают, по мнению Стено, тем больше сходства с ныне живущими организмами, чем моложе геологические формации.

Уже к концу XVII века были сформулированы основные принципы геологии: принцип первичности горизонтальных слоёв и принцип суперпозиции, что послужило фундаментом для разработки принципа стратиграфии.

Стено был не только геологом, но и великолепным анатомом. Именно ему принадлежала честь описания протока околоушной слюнной железы, который и сейчас носит его имя.

Но судьба не баловала гениального Стено. В 1669 году он принял католичество и через два года получил приглашение на кафедру анатомии в Коппенгагене, однако его убеждённость в истинности католической веры вызвала у вышестоящего начальства недовольство. Это вынудило учёного покинуть Данию, переехать в Италию и окончательно прекратить научные занятия.

13 апреля 1675 года Николас Стено был рукоположен в священнический сан. Он служил викарием северных миссий, пока пятого декабря 1686 года не оставил этот мир. Через некоторое время он был причислен к лику святых. Так что можно сказать, что у геологов и палеонтологов есть свой небесный покровитель.

Значительный вклад в развитие геологии внёс уже известный читателю биолог и микроскопист Роберт Гук.

В своём труде «Чтение о землетрясении», изданном в 1688 году, и в статье «О причинах частого нахождения раковин и других морских объектов на поверхности земли», изданной уже после его смерти, в 1705 году, Гук высказывал ряд интересных для биолога мыслей. Вопреки ещё циркулирующим среди учёных фантазиям о характере и происхождении ископаемых останков животных и растений, Гук видит в них доказательства, во-первых, дислокаций, испытываемых на протяжении веков земной корой, и, во-вторых, изменений за те же длинные периоды самих фаун и флор нашей планеты. Обратив исключительное внимание, например, на тот факт, что многие формы ископаемых, найденные в Англии, очень похожи на животных современных тёплых морей, Гук со свойственной ему логичностью и смелостью в суждениях, делает вывод, что участок земли, который в настоящее время занимает Англия, находился некогда под водой. Температура воздуха была значительно выше, чем сейчас, а фауна походила на фауну акваторий жарких стран. Останки живших тогда морских животных были вынесены на поверхность земли вместе с поднявшимся морским дном, поэтому сейчас их можно найти в различных местах суши на территории Англии. Эти соображения Гука не кажутся новыми, если вспомнить, что такие же взгляды на колебания земной коры и на содержание в её толщах остатков органического мира высказывали Леонардо да Винчи и Бернар Паллисси. Но у Гука они сформулированы с удивительной ясностью.

«Большая часть земной поверхности испытала на себе множество преобразований. На месте моря появилась суша, континенты были затоплены, горы превратились в равнины, равнины стали горами. Весьма вероятно, что даже высочайшие на земле вершины гор были в одну из минувших эпох покрыты водой и что сами горы обязаны своим происхождением землетрясению»,

˗ так описывает этот процесс Гук. Столь же чётко говорит он об изменении одних организмов и исчезновении других.

«Новые разновидности могли возникнуть из одного и того же вида благодаря изменениям, произошедшим в создавшей их территории, ибо мы хорошо знаем, что перемены в климате, почве и питании часто вызывают большие изменения в организмах, находящихся под их влиянием. Несомненно, что такого рода перемены могли произвести большие преобразования как во внешнем виде, так и во внутренних свойствах живых существ… Мы предполагаем, что многие виды в момент их сотворения выглядели не так, как сейчас, что они изменили свои формы…, и изменения эти могли быть настолько велики, что, сравнивая две формы, мы не признали бы их принадлежащими одному и тому же виду…»,

˗ так писал Гук.

«Вероятно, что раньше существовало много таких организмов, каких в настоящее время мы не находим, и что в наши дни имеется много родов, ранее не существовавших…».

В XVII веке идеи Гука, имеющие в виду не изменения земной коры, а преобразования самих форм живой природы, были, разумеется, и новы, и в то же время чужды для большинства образованных англичан, стоявших в этом вопросе на точке зрения Священного Писания. Гук пытался пробить брешь в традиционном отношении к живой природе. Ему принадлежала честь быть одним из первых эволюционистов.

Вторая половина XVIII века прославилась серией геологических исследований отдельных мест Германии, Италии, Франции, Англии и России. Во Франции стали известны работы Демаре ˗ поклонника фактов, противника гипотез и теорий. Его основным научным интересом было изучение вулканических пород, в частности, базальтов, а это давало возможность проследить развитие вулканической деятельности в различные геологические эпохи.

В России аналогичные исследования вёл Паллас. Он занимался изучением геологической структуры Уральских и Алтайских гор, и предгорий, а также примыкающих к ним равнин. Параллельно с этим шло изучение палеонтологического материала, среди которого особого внимания заслуживают кости мамонтов, носорогов и зубров.

В таком же ключе шло накопление геологических знаний и в других странах. Фактический материал накапливался и ожидал обобщений теоретического характера. Но прежде чем это произошло, необходимо было появление единой теории, на основании которой можно проводить обобщения.

Вторая половина XVIII века ознаменовалась столкновением двух теорий, претендующих на звание базовой теории геологии. Этими теориями были плутонизм и нептунизм.

Представители плутонизма считали, что ведущая роль в геологической истории Земли принадлежала её внутренним силам. А представители нептунизма считали, что формирование геологических слов происходило в результате действия вод первобытного океана – посредством переноса, осаждения и кристаллизации. Действию внутренних сил нептунисты уделяли очень скромное место и считали, что эти силы появляются в результате горения каменного угля в недрах земли.

Представителем умерено выраженного плутонизма был Джеймс Хэттон.

Его основная работа «Теория Земли» считается одним из шедевров геологической мысли. Во-первых, Хэттон доказывал, что теория творения не имеет ничего общего с геологией, поскольку изменения, происходящие на земной поверхности, совершались в прошлом под действием естественных сил, действующих на ней и сейчас. Стало быть, трансформирующие факторы прошлого ничем не отличаются от факторов современности. Эта мысль, известная в те времена под названием «униформизм», была развита последователем Хэтона Плейфером в его «Разъяснениях» и казалась нелепой сторонникам недостаточности и непригодности «современных причин» для объяснения изменений, совершавшихся в далёком прошлом планеты.

Во-вторых, Хэттон категорически отказался от поисков начала и конца Вселенной, заявив, что в результате своих геологических исследований он «не нашёл следов начала и в будущем также не видит конца». Это должно было вызвать негодование у всех верующих как доказательство атеизма, абсолютно отрицавшего слова Священного Писания. Он утверждал, что задачей геологии должно быть изучение земной коры и объяснение её происхождения.

Являясь неутомимым исследователем, совершившим множество экспедиций по всей территории Шотландии, Хэттон сделал всё, чтобы на основании собранных им данных осветить обе поставленные им задачи. Его взгляды можно кратко сформулировать следующим образом: существуют две основные группы пластов земной коры: массивные и осадочные. Первые – плутонического происхождения, вторые – нептунического. Первые созданы деятельностью жара земного чрева, вулканических и плутонических сил, вторые являются продуктом разрушения первых воздухом и водой (дождями, реками, морями). «Первозданные», или массивные, породы (гранит, базальт и т.п.), разрушенные и измельчённые водной стихией, уносятся текучими водами в море и постепенно осаждаются на морском дне. Там они попадают под воздействие подземных сил, уплотняются, твердеют и временами выносятся под их напором наружу, создавая новые участки суши там, где раньше было море. При поднятии морского дна лежащие на нём затвердевшие пласты осадочных пород искривляются, ломаются, образуют трещины, через которые из недр земли выносятся на поверхность потоки лавы, образуя новые массивы базальта и гранита. Деятельность воды и подземных сил наблюдается, согласно Хэттону, и сейчас. Для выявления её результатов требуются столетия. Значит, есть основания предполагать, что факторы, изменявшие земную кору в прошлом, - те же, что и в наши дни. Процесс этот совершался и совершается на протяжении веков и тысячелетий. Согласно этой схеме, творческая роль в истории Земли падает на «подземный жар», на вулканические силы, а разрушения производятся в основном водой.

Леопольд фон Бух довёл до крайности плутонизм Хэттона.

Согласно его теории, единственным фактором геологических процессов являлась вулканическая деятельность земли. Он был глубоко уверен, что не только отдельные вулканы, но и горные цепи произошли благодаря действию подземных сил, выбрасывавших из недр земли огромные массы лавы. Он полагал, что под напором этих масс пласты земной коры, лежащие неподалёку от вулканов, поднимались, изменяя своё горизонтальное положение, ломались и изгибались в складки. Он утверждал, что все эти мощные процессы совершались катастрофически и имели место в далёком прошлом планеты, когда «подземный жар» выявлял себя более мощно и грандиозно, чем это наблюдается в настоящее время. Поэтому он высказывался против любой теории, отождествляющей факторы минувших геологических эпох с факторами, действующими в настоящее время.

Другим представителем лагеря плутонистов был геолог Эли де Бомон.

Будучи последователем Кювье, он представлял себе историю Земли как серию последовательных периодов покоя и катастроф или внезапных «сильных пароксизмов и переворотов», во время которых возникло большее число горных цепей. Он писал, что такого рода внезапные потрясения

«существовали с самых отдалённых геологических периодов; они могут повторяться снова, и спокойствие, которым мы пользуемся, может впоследствии нарушиться внезапным поднятием новой системы параллельных горных цепей».

Так, по его мнению, возникли в сравнительно недавнюю геологическую эпоху Альпы.

«Поднятие Андов произошло ещё позднее и сопровождалось одновременным взрывом двухсот семидесяти главных, ныне действующих вулканов… Возмущение океана, причинённое этим внезапным потрясением, произвело, по всей вероятности, тот кратковременный и повсеместный потоп, который отмечен в преданиях столь многих народов…».

Всё те же подземные вулканические силы обусловили и внезапные провалы отдельных участков земной коры. Они вызывались, согласно Бомону, вековым охлаждением нашей планеты: расплавленная масса земного шара, охлаждаясь, сжималась, но твёрдая земная кора

«не могла приноравливаться из века в век к сжимающемуся ядру и часть, отделившись от него, держалась сама собой на протяжении целых геологических периодов».

Наступал, однако, критический момент, когда она трескалась и с «потрясающим грохотом» проваливалась.

Видным представителем нептунистов был немецкий геолог Иоанн-Готли Вернер. Он считал, что причиной всех изменений земной поверхности был грандиозный первобытный океан, лежащий на первичных, изначальных пластах земной коры. Вся остальная история Земли, по его мнению, слагалась в недрах этого океана. Появление последовательно возникших пластов, как осадочных, так и массивных, вплоть до базальтов, возникновение континентов, островов и горных цепей – всё это создано океаном из растворённого в его водах материала. Всё последовательно, пласт за пластом, осаждалось из «хаотичной жидкости», или «менструума», этого океана под влиянием химических, физических и механических процессов. И при этом осаждалось в горизонтальных направлениях более или менее равномерно, одно над другим и почти повсеместно. Поднятий и опусканий различных частей континента или морского дна Вернер не отмечал. Наклонное расположение пластов, их изломы и складки он объяснял провалами в подводные пещеры, образовавшиеся между осадочными пластами в пору их отложения. Роль «подземного жара» и вулканических явлений Вернер сводит чуть ли не к нулю.

Нельзя не упомянуть Вильяма Смита - одного из основателей современной геологии. Его важнейшим достижением является установление связи между собственно геологией (динамической и исторической) и палеонтологией.

Изучая порядок напластования осадочных пород и содержащихся в них останков животных и растений, он пришёл к следующим выводам:

• Пласты обычно (нормально) следуют друг за другом в определённом порядке;

• Ископаемые остатки двух соседних пластов сравнительно мало отличаются между собой;

• Чем дальше отстоят друг от друга по вертикали отдельные пласты, тем больше разнятся и схороненные в них останки организмов.

• Прослеживая один и тот же слой на всём доступном геологу протяжении, можно найти одни и те же ископаемые формы.

Геологическая давность того или иного пласта, т.е. принадлежность его к той или иной эпохе в истории Земли может быть установлена на основании заложенных в нём ископаемых форм, типичных именно для этого пласта. Такие ископаемые формы, главным образом моллюски, называются в современной геологии руководящими ископаемыми.

Но настоящим «отцом» современной геологии стоит считать Чарльза Ляйелля.

В возрасте семнадцати лет он поступил в Оксфордский университет. Там под влиянием лекций Бекленда и проводимых им экспедиций Ляйелль проявил интерес к геологии. Его учитель был геологом старой школы. Он догматически придерживался «Книги бытия», считал, что новейшие осадочные пласты возникли благодаря Всемирному потопу времён Ноя, с энтузиазмом защищал учения катастрофизма. Ляйелль в первое время придерживался взглядов учителя и не прочь был вместе с ним подшутить над Хэттононом и его последователями. Однако с течением времени он усомнился в правильности своих взглядов, особенно после того как приступил к более или менее самостоятельному изучению деятельности моря. Наблюдения в различных областях Британии над деятельностью рек, изучение производимых ими осадочных отложений и встречающихся в них органических остатков всё больше убеждали его в ошибочности взглядов Бекленда и вообще катастрофистов.

Продолжая работать самостоятельно после окончания университета, он всё больше отходил от геологических принципов Бекленда и в возрасте двадцати трёх лет пришёл к убеждениям, во многом совпадающим с убеждениями Хэттона. Некоторое время спустя он загорелся идеей написать учебник по геологии, в котором, помимо сводки всего, что было сделано в этой науке до него, предполагал изложить и свои собственные соображения относительно некоторых важных геологических процессов. Дело в том, что в этот период он имел возможность значительно обогатить свои знания наблюдениями в природе.

В 1827 году, когда Ляйелю исполнилось тридцать лет, первоначальная рукопись этого труда была готова и отправлена издателю. Но потребовалось ещё три года, прежде чем появился первый том «Принципов геологии». Эти три года он потратил на «приобретение новых идей и выработку новых теорий» и, конечно, на новые наблюдения и изыскания, которые должны были придать большую солидность и убедительность этим «новым идеям» и «новым теориям».

Одной из них стала идея актуализма, впервые сформулированная именно Ляйеллем.

«Начиная с самых отдалённых времён, никогда не действовали никакие иные причины, кроме тех, которые действуют теперь, и никогда они не действовали с иной силой, чем та, которую они проявляют в наши дни».

Иначе говоря, о прошлом Земли нужно судить по тому, что происходит на ней сейчас, и нет никакой необходимости прибегать к фантастическим катастрофам – такова основная идея труда Ляйелля.

Согласно его теории, изменения, происходящие на поверхности земли, должны влиять на изменения в органическом мире. А раз это так, то и факторы, трансформирующие неорганический мир, относятся к категории факторов, если не прямо, то косвенно влиявших на историю животных и растений.

Ляйелль делил эти факторы на две группы: водные и огневые. К первым относил ключи, реки, потоки, приливы и отливы, а ко вторым – вулканы и землетрясения.

«Оба эти класса явлений служат как разрушению, так и созиданию. Но их можно также рассматривать как противоборствующие силы. Ибо воды беспрестанно стремятся сгладить неровность земной поверхности, между тем как деятельность подземного огня с не меньшей силой восстанавливает их на её внешней коре»,

– так писал Ляйелль в своей книге.

Изложив деятельность наземных и подземных ключей и, в частности, минеральных источников, автор подробно остановился на течениях рек и горных потоков, иллюстрируя их множеством исторических фактов и личных наблюдений. Он показывает, как они разрушают берега, прорывают новые ложа, образуют долины, несут обломки горных пород к морю, сооружают наносы, конгломераты, мели, морские, озерные дельты и даже острова, а при бурном течении «отлагают всё, что отмоют, и вновь смывают всё, что отложат». С особой тщательностью, очень эффектно повествует Ляйелль о деятельности моря.

Рассказывая об истории геологии, нельзя обойти вниманием швейцарского учёного Жана Агассица.

Разносторонний учёный, занимавшийся, кроме геологии, зоологией, палеонтологией и географией, Агассиц прославился двумя работами: «Этюды о ледниках» и «Система ледников». Они смогли появиться на свет в результате тщательных исследований Швейцарии, Шотландии и других стран.

Эти исследования привели его к выводу, что все места, где встречаются валуны, были некогда одеты широким покровом льдов. Им обязаны своим происхождением валуны ˗ эрратические камни. Он считал их остатками старых ледниковых морей, сохранившихся от древних ледников и занимавших ранее несравненно большие пространства, чем теперь. Исходя из этого факта, Агассиц высказал предположение, что значительные части Швейцарии, Шотландии и Англии в одну из сравнительно недавних геологических эпох были покрыты льдами. Так было положено начало учению о ледниковых периодах и валунах как показателях их распространения. Учение это имело огромное значение для понимания некоторых вопросов эволюционной теории.

В заключение очерка стоит упомянуть геологические работы Дарвина. Они являются одним из многочисленных итогов наблюдения, проделанных им во время кругосветного путешествия на борту судна «Бигль». К этим трудам относятся книги: «Строение и распределение коралловых рифов» (атоллов, барьерных и береговых), «Геологические наблюдения над вулканическими островами и частями Южной Америки, посещёнными во время путешествия корабля Её величества «Бигль»» и «Статья о ледниковых явлениях». Почти все эти работы написаны в сороковых годах XIX века.

Геология - первая научная дисциплина, которой серьёзно увлёкся Дарвин под впечатлением от прочтения «Основ геологии» Ляйелля. В них полностью уже сказались главнейшие черты творческого гения и направления работы Дарвина: его тщательное отношение к фактам, щепетильная объективность в их оценке, необычайная осторожность в выводах и всегда свободный размах мысли, предлагающей читателю нечто новое. Геологические наблюдения, которые он толковал в свете идей Ляйелля, пробудили в нём серьёзный интерес к проблеме эволюции, а впоследствии, при написании «Происхождения видов», данные и обобщения геологической науки, главным образом палеонтологии, послужили одной из базовых основ, на которой держится теория эволюции.

Встреча с предками – палеонтология

На останки организмов человек обратил внимание очень давно. Он старался понять, что означают раковины, кости, окаменелые стволы деревьев и другие подобные предметы, заключённые в породе.

Ископаемые организмы, или окаменелости, известны человеку с палеолита. Об этом свидетельствуют находки ожерелий из фрагментов вымерших кораллов, а также находки окаменелых панцирей морских ежей, использовавшихся в ритуалах погребений, и другие археологические находки, например, рубило из Вест Тофс с отпечатком раковины моллюска и рубило из Сванскомба, где в центре красовался ископаемый морской ёж. В Веймос кто-то весьма положительно оценил полированный обломок ископаемого коралла – приятный брусок с красивыми звёздочками ˗ такой, что и современный коллекционер с удовольствием поместил бы в свою коллекцию.

Ископаемые организмы упоминаются в преданиях, мифах и сказках. Так, белемниты называют чёртовыми пальцами, а в восточных сказках их считают ногтями джиннов; раковины формининифер-нуммулид в сказаниях о битвах Александра Македонского с Дарием описывают как окаменелые монеты.

Уже в античное время некоторые учёные понимали, что всё это ˗ останки некогда живших организмов, в том числе и морских, оказавшихся в результате поднятий в слоях земли на суше. Такой точки зрения придерживался Аристотель. Аналогичные мысли высказывали Ксенофонт Колофонский, Ксант Сардский и Геродот. Но их догадки в то время ещё не превратились в установленное научное знание. Другие античные учёные, например, Теофраст, предполагали, что окаменелости не имеют никакого отношения к жившим когда-либо существам и образовались под действием особой «пластической силы, имеющейся в горных породах».

Вероятно, первой палеонтологической коллекцией было некое подобие кунсткамеры, созданной просвещённым римским императором Адрианом. Возможно, это был вообще первый в истории человечества естественнонаучный музей. Располагался он на острове Капри, и в его экспозиции были весьма примечательные экспонаты ˗ несколько скелетов ископаемых кайнозойских слонов. Дело в том, что в доледниковую эпоху на многих островах Средиземного моря обитали карликовые слоны. Если посмотреть на скелет, а, точнее, на череп слона, то можно заметить, что у него очень маленькие глазницы, а ровно посередине расположены носовые ходы. Если же скелету такого слона придать вертикальное положение, получится скелет циклопа.

Скелет «циклопа» современная реконструкция на основе останков ископаемого карликового слона.

Так останки этих слонов и интерпретировали. Не стоит смеяться над незадачливыми реконструкторами. Исследование и описание останков происходило в соответствии со строгим научным методом. Для императора Адриана и его современников циклоп был столь же реальным существом, как для нас мамонт.

Этот взгляд, а также фантастические представления о том, что окаменелости возникли под влиянием звёзд или являются «игрой природы», господствовали в течение Средних веков, когда забвению подверглись идеи античных учёных, а научная мысль сковывалась мёртвой схоластикой.

Лишь в эпоху Возрождения у учёных появилась мысль о том, что эти останки имеют органическое происхождение. Одним из таких учёных был Леонардо да Винчи.

Неистощимая пытливость направила его в сторону геологии и палеонтологии. Было бы странно, если бы учёный, изучающий жизнь, не заинтересовался бы её историей на протяжении веков и тысячелетий. До нас дошли записки, в которых да Винчи с восторгом описывал свои впечатления:

«Изучение истории Земли в прошлые времена является пищей человеческого ума».

Уносясь мыслью в далёкие времена и внимательно присматриваясь к тому, что творится в его время на планете под действием воды рек и морей, он приходил к одному из важных выводов динамической геологии, который оставил в своих записках в виде такой фразы:

«Горные пласты – не что иное, как последовательные слои ила, помещённые один над другим разливами рек. То, что некогда было морским дном, стало вершиной гор. Горы создаются и разрушаются течением рек».

Да Винчи еще не имел представления о тектонических процессах горообразования. Но сам факт поднятия отдельных участков земной коры для него несомненен.

«Иначе, ˗ формулирует он вопрос, – как же мы можем находить всевозможные раковины в пластах образующих вершины гор?»

Чтобы ответить на этот вопрос, он добывает и изучает ископаемые останки животных и фрагменты растений.

С годами накапливалась фактологическая база. В музеях и коллекциях постепенно сосредотачивался богатый палеонтологический материал. Например, в России «диковинные камни» начали собирать более трёхсот лет назад, примерно со времён основания Российской Академии наук. Вскоре появились описания некоторых окаменелых остатков животных и растений. Однако в то время, когда уже было доказано, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца, когда были открыты законы движения небесных тел, когда появился абрис первых представлений о развитии Солнечной системы, когда были изобретены приборы, позволявшие заглянуть в глубины Вселенной, приоткрыть тайны микромира и увидеть мельчайшие живые существа, ещё не было научной палеонтологии. Из-за этого и геология не могла ещё стать по-настоящему исторической наукой.

В начале XVIII века постепенно распространилось представление о том, что окаменелости являются останками организмов, погибших во времена библейского Всемирного потопа. Это ранее прогрессивное представление давало возможность смотреть на них как на останки действительных организмов, но очень скоро сделалось тормозом для дальнейшего развития палеонтологии. На протяжении всего XVIII века даже наиболее выдающиеся мировые умы следовали учению о Всемирном потопе и отвергали возможность объяснения геологических фактов вне зависимости от этого библейского сказания. Даже в начале XIX века было ещё немало геологов, которые не решались противоречить этому положению. Таким был знаменитый английский учёный Бэкленд, который излагал эти взгляды в своей книге «Реликвии Потопа».

Палеонтология как самостоятельная наука возникла на рубеже XVIII и XIX веков. Её основателем был Ж. Кювье.

Свои исследования по ископаемым животным он сосредоточил на крупных млекопитающих, потому что современные их виды были относительно хорошо известны и, как полагал Кювье, имелось больше средств убедиться, принадлежат ли ископаемые кости одному их живущих или исчезнувшему виду.

В становлении палеонтологии можно условно выделить три этапа: додаарвиновский (конец XVIII – середина XIX века), дарвиновский (середина – конец XIXвека) и последарвиновский (ХХ век).

Этапы палеонтологии характеризуются господством того или иного мировоззрения. Так, в додарвиновский этап, наиболее ярким выразителем которого был Кювье, преобладало учение о неизменности видов. Этому этапу предшествовало время первых описаний ископаемых организмов в духе достижений и требований того времени. Таковые имелись, например, в трудах Линнея, а также в диссертации его ученика Фогта, посвящённой ископаемым кораллам Балтики. В этой работе были впервые изображены силурийские гелиолитиды. Однако уже в додарвиновский период Бюффон и Ламарк высказывали идеи об изменяемости видов.

По подсчётам Кювье, им было определено и описано более ста пятидесяти видов. Из них более девяноста принадлежат к новым видам, а шестьдесят ˗ к новым родам. Часть видов относится к яйцекладущим, а все остальные ˗ к млекопитающим, большей частью копытным нежвачным. Из слоёв вторичной эры (так во времена Кювье называли мезозойскую эру), бывшей временем господства пресмыкающихся, он описал гигантского хищного ящера – мегалозавра, плавающих ящеров – ихтиозавра, плезиозавра и мезозавра, летающего ящера – птеродактиля.

В третичных слоях Кювье открыл и описал группу новых родов, которые, по его словам, приближались к тапирам, носорогам и верблюдам. Среди них наиболее известны палеотерий и антракотерий. Из слоёв более позднего времени им описаны следующие животные: новый вид морских млекопитающих, близких к кашалоту, – цифиус, новый вид хоботных – мастодонт, ряд видов носорогов, оленей, медведей, новый вид неполнозубых – мегатерий, гигантский наземный ленивец.

Сам Кювье не выделял изучение ископаемых в особую науку. Он описывал их вместе с современными животными. Термин «палеонтология» появился впервые в начале 20-х годов XIX века. Но именно Кювье был подлинным основателем палеонтологии, ибо именно он показал первостепенное значение следов былой жизни для исторической геологии, без которых она была невозможна, и применил к исследованию ископаемых самые совершенные для своего времени методы биологического исследования.

Именно Кювье, будучи большим знатоком сравнительной анатомии, обратился к останкам ископаемых животных. Он исследовал фрагменты скелетов ряда ископаемых позвоночных и определил их систематическое положение. Учёный сумел установить корреляции. Кювье оказался в состоянии с гениальной точностью установить характер и размеры утраченных фрагментов скелета, восстановить внешний облик вымерших млекопитающих и рептилий по отдельным сохранившимся частям костей. Он утверждал:

«Дайте мне одну кость, и я восстановлю животное».

Его реконструкции исчезнувших животных производили огромное впечатление на современников. Однако нельзя не признать, что во многом Кювье заблуждался.

Исследования ископаемых останков животных показало, что многие из них принадлежали к исчезнувшим видам, и нигде на Земле больше не встречаются. Выяснилось также, что в слоях земной коры, относящихся к различным геологическим периодам, заключены останки различных видов животных. Это свидетельствовало о том, что в разные периоды истории Земли происходила смена фаун. Так, вымершие яйцекладущие» позвоночные появились значительно раньше живородящих. Установление этого факта позволило Кювье создать метод определения давности геологического слоя.

Чтобы объяснить эти факты, Кювье, не любивший гипотез, прибег к самой неудачной своей гипотезе – теории катастроф, согласно которой в результате кратковременных катаклизмов (наводнений, землетрясений и т.п.) Погибала якобы вся фауна определённого участка земной поверхности, и её заселяли совершенно другие животные.

Труды Кювье послужили образцом для последующих поколений исследователей ископаемых животных.

Основателем палеонтологии беспозвоночных по праву считался Ламарк.

В своём семитомном труде «Естественная история беспозвоночных животных» он предоставил исчерпывающую сводку по ископаемым, которые рассматривались в общей систематике с современными животными.

Труд описания ископаемых, в первую очередь моллюсков, взяли на себя отец и сын Соверби из Англии. В Италии подобной работой занимались Брокки, в Германии – Гольдфус и Мюнстер. Во Франции над полной сводкой по ископаемым беспозвоночным под названием «Палеонтология Франции» многие годы трудился Дорбиньи. Большую работу по описанию и сравнению ископаемых растений с современными экземплярами проделали Штернберг в Чехии и Броньяр во Франции. Ими была установлена последовательность в появлении основных групп растительного мира, заложены основы классификации ископаемых растений. Броньяр вместе с Кювье опубликовали «Геологическое описание окрестностей Парижа», в котором было показано разделение третичных слоёв палеонтологическими методами.

Хронологическая классификация слоёв, составляющих геологическую летопись, практически осуществлялась по останкам беспозвоночных животных. Одним из пионеров в применении этого метода был уже известный читателю геолог В. Смит, участвовавший в проведении каналов в качестве специалиста. Он заметил, что лежащие друг на друге слои горных пород содержат различные «органические ископаемые». Основываясь на этом факте, Смит впервые составил стратиграфическую колонку, а затем геологическую карту разных частей Англии по принципам, используемым и в настоящее время. Тем самым он положил начало биостратиграфии и широкому использованию ископаемых организмов в геологии. Этот метод позволил выяснить хронологическую последовательность остатков позвоночных животных и растений. Таким образом, геологическая хронология есть хронология истории Земли и жизни на ней. А создание метода стратиграфии – крупнейшее достижение естествознания первой половины XIX века.

Однако, как ни велико было объективное значение палеонтологических фактов для формирования исторического взгляда на природу в первой половине XIX века, они не получили эволюционного истолкования. Ламарк, выступивший со своей эволюционной теорией в начале века, почти не пользовался данными палеонтологии, хотя сам был одним из отцов этой науки. Жофруа сент-Иллер в результате исследования ископаемых крокодилов пришёл к заключению о происхождении современных рептилий от ископаемых форм, но его вывод относился лишь к одной группе животного мира.

Кювье отметил в своих палеонтологических работах прогрессивное усложнение организации в ряду животных. Новые палеонтологические факты окончательно подтвердили, что восходящий порядок от низших к высшим является не только морфологическим, но и хронологическим.

Казалось бы, запечатлённые на камне свидетельства усложнения организмов должны были послужить неопровержимым доказательством эволюционной теории, однако этого не случилось. Большинство естествоиспытателей во главе с Кювье видели в прогрессивном усложнении лишь смену видов, не имевших прямой преемственной и родственной связи между собой. Так, например, Агассис видел в этом процессе проявление творческой мысли творца, совершенствовавшей виды при их создании. А немецкий зоолог и палеонтолог Бронн и некоторые другие учёные связывали закон совершенствования с действием особой, непознаваемой силы. И в том, и в другом случае говорилось о «прогрессивном развитии», хотя никакого развития в современном понимании этого слова не допускалось. Под «прогрессивным развитием» понимали многократные акты творения, следовавшие за очередными катастрофами.

Для подлинно научного истолкования добытых палеонтологией фактов в духе эволюционной теории геология и палеонтология должны были освободиться от гнёта теории катастроф. Но идеи Бюффоне, Гетона, Ламарка и других учёных об эволюционном изменении поверхности Земли и длительности её существования требовали подтверждения актами. Эту задачу разрешил английский геолог Ляйелль.

Прошлое и настоящее, по Ляйеллю, являются как бы однозначными системами. Следовательно, геологическое прошлое нужно изучать, исходя из настоящего. Для этого он разработал метод исследования, известный под названием актуалистического. Согласно данному методу. Современные геологические процессы, лежащие в основе образования осадков и горных пород, дают ключ к восстановлению условий прошлого, запечатлённого в геологических слоях. Актуалистический метод постепенно вошёл в геологию и палеонтологию и, имея в своей первоначальной форме существенный недостаток, в настоящее время в преобразованном виде остаётся её главнейшим методом.

Освободив палеонтологию от теории катастроф, Ляйелль доказал, что исчезновение видов происходило постепенно и что оно было следствием естественного вымирания под влиянием изменяющихся условий. Но объяснить, как возникают новые виды, он отказался. По его словам, это была «тайна тайн».

До раскрытия этой тайны оставались считаные шаги. И этим шагам будут посвящены следующие очерки цикла.