Геологи и палеонтологи читают летопись истории Земли, которая расстилается буквально под нашими ногами. Для нас все горные породы — это просто камни, иногда красивые, а иногда самые обычные, но в руках ученых они становятся страницами книги, рассказывающей о тайнах нашей планеты.

Палеонтологи «читают» особые записи — окаменелости животных и растений. Не будь этих вещественных доказательств из прошлого Земли, не появилась бы наука палеонтология, и мы ничего не знали бы о древней природе. Никто не знал бы о динозаврах. Но, к нашему счастью, существуют физико-химические процессы, благодаря которым свидетельства далекого прошлого сохранились до наших дней. Хотя вид их нельзя назвать первозданным.

А что такое окаменелости? Мы очень много говорили о них и даже видели различные их виды на десятках иллюстраций, но ни разу не сказали, что же они собой представляют. Пожалуй, пришло время раскрыть этот вопрос.

Любое животное рано или поздно ожидает смерть, однако даже после этого обездвиженное тело не остается в покое — туши сухопутных животных пожираются падальщиками, а все, что осталось, через какое-то время просто-напросто истлевает. Так происходит с подавляющим большинством обитавших на Земле живых существ, но иногда этот сценарий нарушается.

Бывает, что животное гибнет внезапно: оно тонет в болоте, его засыпает оползнем или неожиданно начавшейся песчаной бурей. Случается, что тело погружается и в воду — особенно часто это происходит, естественно, с водоплавающими животными (но случается и с сухопутными в прибрежной зоне, рядом с реками или другими водоемами). Вот здесь-то и происходит самое интересное — останки погибших таким образом животных имеют все шансы стать предметом изучения палеонтологов.

В условиях отсутствия воздуха и бактерий с трупом почти ничего не происходит: он может тысячи лет пролежать в своей могиле практически неизменным. Если останки оказываются на дне водоема, то они постепенно засыпаются илом, песком и другим обломочным материалом. За миллионы лет эти отложения превращаются в камень, даже полужидкий ил становится твердым и прочным.

За это время изменяются и останки животного — в большинстве случаев мягкие ткани полностью разрушаются, но остаются кости и зубы. Зубы с костями имеют сложную структуру и химический состав, но самое главное, что в них содержатся как органические соединения, так и минералы. Органика внутри костей также разрушается — чаще всего она просто-напросто выносится просачивающимися сквозь окружающую скелет породу водами. В конечном итоге от тела животного остаются части, содержащие неорганические соединения, не поддающиеся быстрому разрушению.

На этом преобразование погибшего животного в окаменелость не останавливается. Обычно органические соединения в костях не просто разрушаются, а замещаются минералами, которые растворены в воде. Это могут быть различные соединения кальция, железа, кремния и многих других веществ. Да и те минеральные вещества, из которых состоит кость, при определенных условиях могут замещаться на другие, но это не очень расстраивает ученых, ведь замещающие минералы полностью сохраняют положение, форму и даже микроструктуру замещаемых. Проще говоря, кость остается той же костью, что и была, в ней сохраняется микроструктура и клеточное строение, однако она полностью «сделана» из горных пород.

Так что спустя миллионы лет останки животных превращаются в самый настоящий камень, отсюда и происходит название «окаменелость». Но нужно заметить, что нередко кости и зубы сохраняют свой «родной» минеральный состав, то есть каменеют не в полном смысле этого слова, однако органическое вещество в них сохраниться не может ни при каких условиях.

Иногда тело погибшего животного попадает в необычайно удачные условия и до нас доходят отпечатки мягких тканей (кожи, мускул или внутренних органов) или даже их окаменелости. В этом случае происходят процессы, близкие только что описанным, но, повторяем, сохранение даже отпечатков мягких тканей — это редкая удача.

Интересно, что довольно часто останки животного полностью разрушаются уже после того, как окружающие их отложения успели окаменеть. В этом случае внутри горных пород образуются полости, полностью повторяющие внешнюю форму останков. Такие отпечатки встречаются очень часто, они несут образы не только животных, но и растений, причем эти свидетельства могут быть очень и очень древними.

Бывает, что пустоты, оставшиеся после разрушения тела, с течением времени заполняются другими горными породами — так образуется каменный слепок погибшего животного, однако он менее информативен, чем окаменелые останки. Здесь сама природа выступает в роли скульптора, отливающего статую в глиняной форме, правда, этот процесс длится на протяжении десятков и сотен миллионов лет.

Как бы то ни было, а палеонтологи, изучающие динозавров, работают не столько с «настоящими» костями, сколько с имитирующими кости камнями. Ученые часто вынуждены извлекать одни камни из других, и этот процесс довольно труден. Работа значительно упрощается, если отложения горных пород разрушаются водой и ветром, постепенно «оголяя» содержащиеся в них окаменелости или вовсе извлекая их на поверхность земли. Такие останки доисторических организмов могут быть снова засыпаны песком, землей или илом (если окаменелости оказались в реке или море), но они не успеют окаменеть до того момента, как их найдет человек.

Однако это уже тема для другого разговора — разговора о том, как палеонтологи проводят свои раскопки.

Раскопки — черный труд и искусство

Первые окаменелости доисторических животных люди находили уже очень давно, правда, происходило это по чистой случайности, ведь земная поверхность не статична, а постоянно двигается, то вздымаясь и превращаясь в горы, то опускаясь и становясь океанским дном. А вместе с горными породами движутся и заключенные в них окаменелые останки, и те из них, что миллионы лет назад покоились на дне моря, сегодня могут оказаться буквально у вас под ногами.

Нужно сказать, что большинство окаменелостей интересующих нас динозавров обнаруживаются в тех местах, которые раньше были расположенным рядом с сушей морским дном, а также руслами рек и небольших водоемов, в том числе и болот. В горных породах, находившихся в мезозойскую эру вдалеке от моря и воды вообще, останки динозавров и других животных обнаруживаются крайне редко, а состояние их, как правило, не самое лучшее.

Как мы сказали, эти окаменелости из-за эрозии обволакивающих их горных пород могут обнажаться и попадаться на глаза людям. Но чаще останки динозавров обнаруживаются случайно, но не сами по себе — это случается в карьерах, шахтах, при рытье котлованов, строительстве дорог, прокладке каналов, тоннелей и т. д. То есть, когда человек лезет под землю, есть шанс, что там он встретит окаменелые свидетельства естественной истории Земли.

Сейчас находки подобного рода — обычное дело, ведь во всем мире не прекращается работа по прокладке дорог или освоению залежей полезных ископаемых. Так что развитие человеческой цивилизации и научно-технический прогресс (в частности, изобретение и массовое распространение автомобилей и железных дорог) повлияли на стремительное развитие палеонтологии. Хотя остается только гадать, сколько окаменелостей было не замечено, залито бетоном, покоится под дорогами и нашими домами.

Но если во время земляных работ строителями обнаруживаются окаменелости, то об этом сообщается в местные органы охраны объектов культурного наследия (по крайней мере так положено на территории России), а все работы в этом месте приостанавливаются. Дальше за дело берутся эксперты, и если они подтверждают, что находка действительно ценна, через какое-то время с ней начнут работать палеонтологи. Вот здесь-то и начинаются настоящие раскопки.

Может показаться, что выкапывать кости динозавров не очень трудно — копай себе, пока окаменелость полностью не окажется свободной. На самом деле это не так. Раскопки — это одновременно и тяжелый труд, и настоящее искусство. Судите сами: очень часто окаменелости оказываются буквально вмурованы в твердые горные породы, которые приходится разрушать с помощью отбойных молотков. Работа по извлечению окаменелостей из породы может длиться неделями, и часто дело осложняется плохими погодными условиями и отдаленностью от всего цивилизованного мира.

Однако работа лопатами и кирками — не самая сложная. Куда сложнее выкопать все кости, не упустив даже самые мелкие фрагменты, и при этом не повредить их — окаменелости часто оказываются не такими уж и крепкими, рассыпаясь даже от легкого удара. И на протяжении всего процесса раскопок ученые ведут записи, зарисовывают расположение окаменелостей, фотографируют, проводят измерения на месте и т. д.

Сам процесс извлечения окаменелостей из породы не так-то и прост. Сначала каждая кость очищается сверху, затем окапывается по периметру, после чего она оказывается прикрепленной к породе только снизу, как будто находится на пьедестале. По ходу дела в кости могут обнаруживаться трещины или пустоты — их тут же заливают клеем или полимером, тем самым предотвращая разрушение окаменелости.

Обычно, как только кость оказывается на каменном возвышении, ее сразу укрепляют с помощью пропитанной в гипсе ткани — палеонтологи делают то же самое, что и врачи, накладывая гипс на перелом. Дальше окаменелость полностью отделяют от породы и укрывают гипсом с обратной стороны.

Но вот, наконец окаменелость полностью извлечена, и теперь дело осталось за малым — транспортировать ее до музея или института. Хотя здесь трудностей не меньше, ведь иногда находки приходится везти за тысячи километров, и на всем пути ее нужно охранять от вибрации, встрясок и любых негативных воздействий. Для этого окаменелость тщательно упаковывают, не забывая делать разборчивые пометки p о том, что лежит внутри коробки.

Часто для наилучшей сохранности окаменелости снова замуровывают, но на этот раз не в горную породу, а в упомянутый уже нами гипс, или в специальный жидкий пластик — образец помещается в коробку и заливается полимером, который вскоре затвердевает. В музее эта защита легко отделяется от окаменелости с помощью специальных инструментов и химических растворов.

В особых случаях, когда порода, в которую заключены останки, слишком твердая либо сами окаменелости очень ценные, ученые просто-напросто выпиливают из породы большой блок, его транспортируют до музея, а уже там из него извлекаются кости. Бывает и так, что блок распиливается на две половины, а разрез проходит примерно по осевой линии окаменелости. В этом случае получается красивый и необычный музейный экспонат, похожий на картину.

Но чаще всего именно в музее привезенные с раскопок окаменелости полностью очищаются от породы — эта работа тоже может занять много недель. Ведь очищение проводится с помощью тонких игл и скребков, миниатюрных буров, кистей и специальных химических растворов. Палеонтологи, вооружившись лупой, миллиметр за миллиметром очищают кости, постепенно приводя их к первозданному виду (насколько это возможно). Однако бывает так, что на этой стадии ученые иногда допускают ошибки, соскребая с костей лишнее или даже уничтожая по невнимательности ценные окаменелости.

Наконец спустя какое-то время перед палеонтологами оказывается множество пронумерованных и помеченных окаменелых костей динозавра. Нередко бывает так, что эти кости кажутся никак не связанными друг с другом, а иногда они образуют легко узнаваемый скелет. Но в любом случае дальше задача состоит в том, чтобы как можно точнее воссоздать скелет и реконструировать внешний облик доисторического животного.

Реконструкция скелетов

Если вы будете в палеонтологическом музее и обратите внимание на выставленные там скелеты доисторических животных, то можете заметить, что они вовсе не костяные и не каменные. Нет, это вовсе не обман, а простое и понятное желание ученых сохранить ценную находку в целости и сохранности — для этого в музейных лабораториях делаются точные гипсовые или пластиковые копии окаменелостей, а настоящие останки хранятся в специальных хранилищах, где поддерживаются особые условия.

Хотя такое бывает не всегда — зачастую окаменелости оказываются довольно-таки прочными и могут не пользоваться помощью искусственных дублеров. Но до того момента, как скелет динозавра будет выставлен в музее, его нужно воссоздать из отдельных костей и фрагментов, полностью изучить и описать. Как раз этим и занимаются палеонтологи.

Первым ученым, который задумался над проблемой реконструкции скелетов вымерших животных, был знакомый нам Жорж Кювье — его работы в этой области появились в начале XIX в., как раз в то время, когда его соотечественников гнали русские солдаты во главе с Кутузовым. А как вообще можно воссоздавать скелеты животных, которых мы вообще никогда не видели? Непросто, но пути есть.

Кювье считается создателем сравнительной анатомии, которая как раз и лежит в основе главных методов реконструкции скелетов. Мы уже упоминали об этом вскользь, а сейчас лишь повторим: кости вымерших и современных животных очень похожи, а значит, анатомию первых можно воссоздавать с оглядкой на вторых. А если говорить научным языком, то существуют общие закономерности в строении всех животных, которые подтверждаются подавляющим большинством современных и вымерших видов.

Проще говоря, если у десяти из десяти видов животных тазовые кости похожи и скреплены совершенно одинаковым способом, то нет повода сомневаться, что у одиннадцатого вида строение таза будет иным. Или когда у всех животных позвонки разделены хрящевыми прокладками, вряд ли будет правильным думать, что этих прокладок не было у изучаемого образца, хотя здесь может встать вопрос о толщине межпозвоночных дисков, но и он решается с помощью сравнительной анатомии. Сравнивая анатомию различных живых существ, ученые устанавливают приблизительное строение неизвестных животных по их останкам.

Вот так, косточка за косточкой, сустав за суставом, собирается полный скелет погибшего миллионы лет назад животного. Когда в скелете не хватает костей или их фрагментов, ученые с помощью все той же сравнительной анатомии воссоздают вид недостающих деталей, делая их из гипса или пластика. Это, кстати говоря, доказывает верность заложенного Кювье научного подхода. Ведь часто обнаруживаются неполные скелеты, и ученым приходится многое в них «додумывать», и в большинстве случаев последующие находки подтверждают, что отсутствующие в первом скелете кости воссоздали верно.

А после того как палеонтологи определят взаимное расположение костей в откопанном скелете, остается уже чисто техническая работа — укрепить их в металлическом каркасе и выставить в музее. Конечно, качество этой работы во многом зависит от мастерства людей, которые изготовят каркас из тонких стальных прутьев и копии костей из гипса или полимеров.

Однако все это дает нам понять, каким был скелет животного, а как это животное выглядело при жизни, остается неизвестным. Но ученые не унывают и снова прибегают к сравнительной анатомии. Дело в том, что кости дают очень богатую информацию о том, как к ним прикреплялись мышцы и сухожилия, мало того — по особым отметинам на костях и их микроструктуре можно узнать, что за мышцы к ним прикреплялись.

Реконструкция мышц динозавра и расположения внутренних органов — чертовски трудная работа, в которой даже именитые палеонтологи и биологи не застрахованы от ошибок. Хотя бы вспомните метаморфозы, происходившие с игуанодоном или мегалозавром с середины XIX в. по наши дни. Просто ученые накапливали материал, что отобразилось на значительном изменении мнения о внешнем виде очень многих динозавров. Да и сейчас палеонтологи не уверены, что смогли воссоздать облик ящеров со всей достоверностью — в этом плане научные методы еще хромают, но пока ничего лучшего нет.

Поэтому, когда вы смотрите на макеты или изображения динозавров, знайте — они могут не в полной мере соответствовать действительности. Особенно это касается фактуры, окраса и узоров на коже — отпечатков внешних покровов динозавров крайне мало, а окаменелости кожи и мышц вовсе можно пересчитать по пальцам одной руки (хотя многие ученые сомневаются, что эти окаменелости настоящие, а не ошибка или выдумка).

Но это лучшее, на что сегодня способны палеонтологи, и им нужно воздать должное, ведь благодаря ученым мы знаем, кем были динозавры, вымершие около 65 млн лет назад. И для этого исследователи использовали только безмолвные окаменелости.