Чарлз Дарвин 160 лет назад сетовал на «неполноту геологической летописи». Обсуждению этой проблемы он отвел две главы (X и XI) своего труда: ведь палеонтология и седиментология как науки пребывали в зачаточном состоянии, а такой дисциплины, как тафономия, объясняющей закономерности влияния седиментационных процессов на палеонтологическую летопись, вообще не существовало. (Ее основы заложил советский палеонтолог и писатель Иван Антонович Ефремов лишь в середине прошлого века.) Однако Дарвин настаивал на том, что факт внезапного появления целых групп видов в определенных геологических слоях совсем не отрицает ни превращения одних видов в другие, ни крайне низких темпов этого процесса, ни значительной удаленности во времени предка от изменившихся потомков. И особенно беспокоили гениального естествоиспытателя кембрийские слои Европы, которые содержали остатки первых несомненных животных, причем уже достаточно разнообразных. Значит, этому времени должны были предшествовать периоды, «столь же продолжительные или, вероятно, более длительные, чем весь интервал от кембрийских времен до наших дней».

Прошло 110 лет. Геологи и палеонтологи убедились, что классические разрезы кембрийской системы в Северной и Центральной Европе действительно не отличаются полнотой, причем в основании этих отложений зияет хроностратиграфическая «дыра» в добрый десяток миллионов лет. А если обратиться к типовым кембрийским отложениям Великобритании – Кембрийским горам на севере Уэльса, выбранным в 1835 г. английским геологом Адамом Седжвиком, – и того больше. Первые валлийские скелетные ископаемые (вымершие членистоногие с известковым панцирем – трилобиты и брахиоподы с фосфатной раковиной) относятся ко второй половине этой системы. Все остальное – немые (без окаменелостей) толщи терригенных отложений (от лат. terra – земля, суша и греч. γενεά – рождение, происхождение, буквально – происходящие с суши: песчаники, алевролиты, аргиллиты и сланцы). Масштабные работы геологов и палеонтологов из Ленинграда, Москвы, Новосибирска и Якутска, проведенные в 1960–1970-е гг. на Сибирской платформе, показали, что там, где низы кембрийской системы представлены морскими известняками, скелетные ископаемые древнее валлийских на 30 млн лет. И они совсем другие – раковины моллюсков, протоконодонты (Protoconodonta – хватательные органы щетинкочелюстных), а также скелеты хиолитов, томмотиид, анабаритид и множества других давно исчезнувших групп животных. Немалое их число впервые и было найдено в Сибири, что закреплено в названиях: анабаритиды – от реки Анабар, томмотииды (Tommotiida) – от поселка Томмот на реке Алдан, сахитиды (Sachitida) – от Республики Саха (Якутия). Эта древняя фауна стала называться мелкораковинной, поскольку в ней представлены раковинки, обычно не превышающие размером от 1 до 3 мм. Там же, но в несколько более молодых отложениях встречаются обильные рифы, построенные губками с массивным известковым скелетом – археоциатами и микроскопическими водорослеподобными организмами – ренальцидами (Renalcida). Даже сибирские трилобиты и брахиоподы оказались старше европейских, хотя и не такими древними, как археоциаты и тем более мелкораковинная фауна. Нижняя граница кембрийской системы была существенно сдвинута.

Кроме того, установлено, что ископаемые следы – свидетельства поведенческой эволюции животных, в которых отражены закономерности локомоции (перемещения), питания, затаивания и других поведенческих актов, – тоже меняются вблизи нового рубежа. Если на поверхности протерозойского окаменевшего морского дна отпечатались лишь простенькие, почти прямые, следы ползания, то в первых же кембрийских слоях появляются сложные следы выедания и охоты, причем не только на поверхности осадка, но и в глубине пока еще мягкого грунта. Поскольку ископаемые следы лучше сохраняются в аргиллитах, алевролитах и песчаниках, а скелетные остатки – в известняках, то к началу 1990-х гг. даже возобладало мнение, что следы кембрийского типа предшествуют скелетной фауне, и эта веха была принята для выбора типового разреза нижней границы кембрийской системы на Восточном Ньюфаундленде (Канада).

Работы последних лет – и снова на Сибирской платформе, отчасти в Южном Китае, где переходные эдиакарско-кембрийские отложения представлены карбонатами или карбонатами с фосфоритами, – однако, выявили, что скелетные ископаемые кембрийского облика – анабаритиды, протоконодонты, хиолиты и некоторые другие – все-таки появляются раньше сложных кембрийских следов, в отложениях возрастом около 543 млн лет. И ничего удивительного в этом нет: Сибирь лежала практически на экваторе, а Южный Китай находился в низких широтах вблизи Гондваны, т. е. именно там, где в течение истории Земли зарождались новые группы организмов. Лишь позднее они (и далеко не все) мигрировали в более высокие широты. А древние континенты – Авалон, фрагменты которого сохранились на Восточном Ньюфаундленде, в Англии и Уэльсе, а также Балтия (Северная и Восточная Европа) – как раз располагались в высоких широтах, где среднегодовые температуры в раннекембрийскую эпоху вряд ли существенно отличались от нынешних. Именно поэтому скелетная фауна в этих регионах очень обедненная, известняки почти отсутствуют и хорошо сохранились только ископаемые следы.

Несмотря на расширение кембрийской системы более чем вдвое – до 55,5 млн лет (если бы она сохранилась в объеме, установленном в XIX в., то сейчас составляла бы всего 24 млн лет), проблема, отмеченная Дарвином, не исчезла. Ведь в эдиакарских отложениях, кроме некоторых немногочисленных ископаемых следов и скелетных остатков, нет предшественников многочисленных и разнообразных многоклеточных животных. (Вендобионты не в счет: они как раз исчезают, видимо не оставив после себя прямых потомков.) Не случайно массовое распространение скелетных и других животных в начале кембрийского периода именуется в науке «кембрийским взрывом» – всего за каких-то 25 млн лет (срок, по геологическим меркам, ничтожный) на свет явилось более 1500 родов (это сейчас их столько известно, а ежегодно описываются десятки новых), представляющих практически все ныне существующие типы, – от губок до хордовых.

Простое перечисление крупных групп организмов, обитавших в морях того времени и по большей части вымерших еще в начале палеозойской эры, и то заняло бы пару страниц. Особенно много загадочных ископаемых форм выявлено в лагерштеттах (нем. Lagerstätte – залежное место) – так принято называть местонахождения ископаемых организмов, где сохранились нетронутые после смерти тела, благодаря чему они успели превратиться в детальный слепок из фосфата, пирита или глинистых минералов, и сохранить для изучения некоторые особенности мягких тканей и содержимое кишечного тракта.

Честь открытия кембрийских лагерштеттов принадлежит американскому палеонтологу Чарлзу Уолкотту. Работая в 1909 г. в Скалистых горах на юго-западе Канады, он обнаружил в среднекембрийском сланце Берджесс необычайно полные отпечатки разных водорослей и животных. Их подробные описания исследователь опубликовал в нескольких объемистых книгах, а для названий использовал местные топонимы: виваксия (Wiwaxia) – пик Вивакси, ханцеллория (Chancelloria) – пик Канцеллор (Ханцеллор), элдония (Eldonia) – железнодорожный разъезд Элдон и многие другие. В 1960–1970-е гг. ученые обратили внимание на поразительную целостность этих остатков. С тех пор удалось не только собрать десятки тысяч новых образцов и описать множество новых видов из сланца Берджесс, но и обнаружить исключительные по сохранности ископаемые остатки в кембрийских отложениях по всей Северной Америке, включая Гренландию (Сириус-Пассет), в Австралии (сланец Эму-Бей), Южном Китае (Чэнцзян), Сибири (синская свита) и Испании (Муреро). Именно по лагерштеттам судят об устройстве кембрийских сообществ, а также о природе вымерших организмов. Среди таких организмов выявлены предшественники моллюсков (виваксииды и ханцеллорииды), предки членистоногих и головохоботных червей (аномалокаридиды и ксенузии), хордовых. [Ксенузии, или Xenusia (от греч. ξένος – чужой) были так названы, поскольку их нашли в Германии в глыбах кембрийского песчаника, принесенных последним континентальным ледником из Скандинавии; при жизни они представляли собой червеобразные организмы на втягивающихся ножках, как у онихофор, и с ротовым хоботком, как у головохоботных червей (рис. 18.2).] Все эти отложения приурочены к незначительному временному интервалу, названному кембрийским тафономическим окном [середина раннекембрийской – середина среднекембрийской эпохи (520–500 млн лет)], и содержат остатки огромного числа видов и особей. Например, только в одном карьере, заложенном на площади 58,3 м² в Чэнцзяне, с поверхности 12 последовательных пластов было извлечено 10 328 индивидов. Учитывая значимость этих мест для науки, три лагерштетта, расположенных в Канадских парках Скалистых гор (сланец Берджесс), Чэнцзянском местонахождении ископаемых и природном парке «Ленские столбы» (синская свита), внесены в список Всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО.

По мере изучения лагерштеттов стало ясно, что кембрийский период, хотя с него и начинается палеозойская эра, был очень своеобразным интервалом в истории планеты. И не только по длительности – 55,5 млн лет (541–485,5 млн лет назад). Суша, по сути, оставалась докембрийской – «без лесов и без полей», т. е. без высших растений, а в океане царили животные, принадлежность которых начала проясняться лишь в нынешнем столетии. В последующем, ордовикском, периоде (485,5–443,4 млн лет назад) все сильно изменилось, и вслед за угасавшим кембрийским взрывом началась Великая ордовикская радиация.

Собственно, ордовикский период стал последним официальным подразделением такого ранга в Международной хроностратиграфической шкале для фанерозойского эона. Его утвердили только в 1960 г., хотя еще в 1879-м английский геолог Чарлз Лэпуорт установил типовые разрезы этой системы на границе Англии и Уэльса, в местах, которые когда-то населяло кельтское племя ордовики. До его работ один из классиков британской стратиграфии – Адам Седжвик – считал эти слои кембрийскими, а другой – Родерик Мурчисон – силурийскими. Силурийский период (443,4–419,2 млн лет назад) тоже носит имя кельтского племени – силуров, живших бок о бок с ордовиками.