Сланец Берджесс — это ископаемое месторождение, обнаруженное в Канадских Скалистых горах Британской Колумбии , Канада. [2] [3] Он славится исключительной сохранностью мягких частей своих окаменелостей. Возрастом 508 миллионов лет ( средний кембрий ), [4] это один из самых ранних ископаемых пластов, содержащих отпечатки мягких частей.
Каменная порода представляет собой черный сланец и выходит на поверхность в нескольких местах около города Филд в национальном парке Йохо и перевала Кикинг-Хорс . Еще одно обнажение находится в национальном парке Кутеней в 42 км к югу.
Сланец Берджесс был обнаружен палеонтологом Чарльзом Уолкоттом 30 августа 1909 года [5] ближе к концу полевых работ сезона. [6] Он вернулся в 1910 году со своими сыновьями, дочерью и женой, основав карьер на склонах хребта Фоссил. Значимость сохранения мягкотелых животных и диапазон организмов, которые он распознал как новые для науки, заставили его возвращаться в карьер почти каждый год до 1924 года. К тому моменту, в возрасте 74 лет, он собрал более 65 000 образцов. Описание окаменелостей было огромной задачей, которую Уолкотт преследовал до своей смерти в 1927 году. [6] Уолкотт, руководствуясь научным мнением того времени, попытался классифицировать все окаменелости по живым таксонам, и в результате окаменелости в то время считались не более чем диковинками. Только в 1962 году Альберто Симонетта предпринял попытку провести повторное исследование окаменелостей из первых рук. Это привело ученых к пониманию того, что Уолкотт едва ли коснулся поверхности информации, доступной в сланцах Берджесс, а также дало понять, что организмы не вписываются в современные группы.
Раскопки были возобновлены в карьере Уолкотта Геологической службой Канады по настоянию эксперта по трилобитам Гарри Блэкмора Уиттингтона , и новый карьер, Рэймонд, был основан примерно на 20 метрах выше Фоссил-Ридж. [6] Уиттингтон с помощью студентов-исследователей Дерека Бриггса и Саймона Конвея Морриса из Кембриджского университета начал тщательную переоценку сланцев Берджесс и обнаружил, что представленная фауна была гораздо более разнообразной и необычной, чем распознал Уолкотт. [6] Многие из присутствующих животных имели причудливые анатомические особенности и лишь малейшее сходство с другими известными животными. Примерами являются Opabinia с пятью глазами и мордой, похожей на шланг пылесоса, и Hallucigenia , которая изначально была реконструирована вверх ногами, ходящей на двусторонне-симметричных шипах.
После того, как Парки Канады и ЮНЕСКО признали значимость сланцев Берджесс, сбор окаменелостей стал политически более сложным с середины 1970-х годов. [ необходимо разъяснение ] Коллекции продолжал собирать Королевский музей Онтарио . Куратор палеонтологии беспозвоночных Десмонд Коллинз выявил ряд дополнительных выходов, стратиграфически как выше, так и ниже первоначального карьера Уолкотта. [6] Эти места продолжают давать новые организмы быстрее, чем их можно изучить.
Книга Стивена Джея Гулда « Замечательная жизнь », опубликованная в 1989 году, привлекла внимание общественности к окаменелостям из сланцев Берджесс. Гулд предполагает, что необычайное разнообразие окаменелостей указывает на то, что формы жизни в то время были гораздо более разрозненными по форме тела, чем те, которые сохранились сегодня, и что многие из уникальных линий были эволюционными экспериментами, которые вымерли. Интерпретация Гулдом разнообразия кембрийской фауны в значительной степени опиралась на переосмысление Саймоном Конвеем Моррисом оригинальных публикаций Чарльза Уолкотта. Однако Конвей Моррис категорически не согласился с выводами Гулда, утверждая, что почти всю кембрийскую фауну можно отнести к современным типам . [ 7]
Сланцы Берджесс привлекли внимание палеоклиматологов , желающих изучать и прогнозировать долгосрочные будущие изменения климата Земли. Согласно Питеру Уорду и Дональду Браунли в книге 2003 года « Жизнь и смерть планеты Земля » [8], климатологи изучают ископаемые останки в сланцах Берджесс, чтобы понять климат кембрийского взрыва . Его можно использовать для прогнозирования того, каким будет климат Земли через 500 миллионов лет в будущем, поскольку нагревающееся и расширяющееся Солнце в сочетании с уменьшением уровней CO2 и кислорода в конечном итоге нагреют Землю до температур, не наблюдавшихся со времен архейского эона 3 миллиарда лет назад (до появления первых растений и животных). Это, в свою очередь, способствует пониманию того, как и когда последние живые существа на Земле могут потенциально вымереть. См. также Будущее Земли .
После того, как в 1980 году участок Берджесс-Шейл был зарегистрирован как объект Всемирного наследия , в 1984 году он был включен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО «Парки Скалистых гор в Канаде».
В 2012 году было объявлено об открытии еще одного обнажения сланцев Берджесс в национальном парке Кутеней на юге. Всего за 15 дней полевых сборов в 2013 году на новом месте было обнаружено 50 видов животных. [9]
В отношении объекта, «характеризующегося исключительной сохранностью мягких тканей [и содержащего] наиболее полную летопись окаменелостей кембрийских ( улюаньских ) морских экосистем», Международный союз геологических наук (МСГН) включил «Кембрийскую палеонтологическую летопись сланцев Берджесс» в свою подборку из 100 «геологических объектов наследия» по всему миру в списке, опубликованном в октябре 2022 года. Организация определяет «геологический объект наследия МСГН» как «ключевое место с геологическими элементами и/или процессами, имеющими международное научное значение, используемыми в качестве справочного материала, и/или со значительным вкладом в развитие геологических наук на протяжении истории». [10]
Ископаемые отложения сланцев Берджесс коррелируют с формацией Стивен , скоплением слегка известковых темных аргиллитов возрастом около 508 миллионов лет . [6] Слои были отложены у основания скалы высотой около 160 м, [6] ниже глубины, перемешиваемой волнами во время штормов. [11] Этот вертикальный утес был составлен из известковых рифов формации Кафедральный собор , которые, вероятно, образовались незадолго до отложения сланцев Берджесс. [6] Точный механизм формирования доподлинно неизвестен, но наиболее широко принятая гипотеза предполагает, что край рифа формации Кафедральный собор отделился от остальной части рифа, обрушившись и переместившись на некоторое расстояние — возможно, на километры — от края рифа. [6] Более поздняя реактивация разломов в основании формации привела к ее распаду примерно 509 миллионов лет назад . [12] Это оставило бы крутой утес, дно которого было бы защищено от тектонической декомпрессии, поскольку известняк формации Cathedral трудно сжимать. Эта защита объясняет, почему с окаменелостями, сохранившимися дальше от формации Cathedral, невозможно работать — тектоническое сжатие пластов привело к вертикальному расколу, который разламывает породы, поэтому они раскалываются перпендикулярно окаменелостям. [6] Карьер Уолкотта дал такие впечатляющие окаменелости, потому что он был так близко к формации Stephen — действительно, карьер теперь раскопан до самого края кембрийского утеса. [6]
Первоначально считалось, что сланцы Берджесс откладывались в бескислородных условиях, но все больше исследований показывают, что кислород постоянно присутствовал в осадке. [13] Считалось, что бескислородная обстановка не только защищает недавно погибшие организмы от разложения, но и создает химические условия, позволяющие сохранить мягкие части организмов. Кроме того, это уменьшило численность роющих организмов — норы и тропинки встречаются в слоях, содержащих мягкотелые организмы, но они редки и, как правило, имеют ограниченную вертикальную протяженность. [6] Альтернативной гипотезой являются просачивания рассола; см. раздел Сохранение типа сланцев Берджесс для более подробного обсуждения.
Формация сланцев Берджесс состоит из 10 частей, самая известная из которых — сланцевая часть Уолкотт-Кворри, включающая в себя большой пласт филлопод. [11]
[14] [15] [16] [17] [18] [19]
Существует много других сопоставимых кембрийских лагерштеттенов ; действительно, такие скопления гораздо более распространены в кембрии, чем в любой другой период. Это в основном связано с ограниченной степенью активности рытья нор; поскольку такая биотурбация стала более распространенной на протяжении кембрия, среды, способные сохранять мягкие части организмов, стали гораздо более редкими. [6] ( Докембрийская ископаемая летопись животных скудна и неоднозначна, ср. эдиакарскую биоту .)
Биота сланцев Берджесс, по-видимому, типична для отложений среднего кембрия. [6] Хотя организмы, несущие твердые части, составляют всего 14% сообщества, [6] эти же организмы встречаются в схожих пропорциях в других кембрийских местонахождениях. Это означает, что нет никаких оснований предполагать, что организмы без твердых частей являются какими-либо исключениями; многие из них появляются в других лагерштеттенах разного возраста и местонахождения. [6]
Биота состоит из ряда организмов. Свободноплавающие ( нектонические ) организмы встречаются относительно редко, большинство организмов являются донными (бентосными) — либо перемещающимися (бродячими), либо постоянно прикрепленными к морскому дну (сидячими). [6] Около двух третей организмов сланцев Берджесс жили, питаясь органическим содержимым илистого морского дна, в то время как почти треть отфильтровывала мелкие частицы из водной толщи. Менее 10% организмов были хищниками или падальщиками, хотя, поскольку эти организмы были крупнее, биомасса была разделена поровну между фильтрующими, питающимися осадками, хищными и падальщиками. [6]
Многие организмы из сланцев Берджесс представляют собой членов стволовой группы современных типов животных, хотя также присутствуют представители коронной группы некоторых типов. [20]
Окаменелости сланцев Берджесс сохранились в виде черных углеродных пленок на черных сланцах, поэтому их трудно фотографировать; однако различные фотографические методы могут улучшить качество получаемых изображений. [21] Другие методы включают в себя SEM с обратным рассеянием, элементное картирование и рисование с помощью камеры-люциды .
После получения изображений необходимо учесть эффекты распада и тафономии , прежде чем можно будет провести правильную анатомическую реконструкцию. Рассмотрение комбинации признаков позволяет исследователям установить таксономическую близость.
