Записки палеонтолога. По следам предков

На первой стадии захоронения происходят разложение и потеря органического вещества кости — углеводов, жиров и белков. При этом костный белок — коллаген — оказывается обычно наиболее устойчивым к выщелачиванию и как бы консервируется в костном веществе. Так это бывает у костей, захороненных в аллювии, в озерных осадках и вообще при максимальной увлажненности горной породы.

На второй стадии фоссилизации либо происходит выщелачивание также и кальциевой основы кости, и тогда она нацело разрушается в породе, либо идет вторичное насыщение костного вещества минеральными солями — т. е. вторичная, или дополнительная, минерализация. Вторичная минерализация может быть механической — когда внутренние полости и гаверсовы каналы кости заполняются солями железа, марганца, кальцитом, или химической — когда сама известковая основа, растворяясь и взаимодействуя с поступающими солями, замещается, например кремнеземом.

Рис. 38. Отбирающая решетка факторов и судьбы ископаемой кости. Пояснения в тексте. Ориг.

Как правило, кости зверей антропогенового возраста подвергаются лишь обеднению органическими веществами, а также механической вторичной минерализации. Полное выщелачивание костного белка, коллагена, и химическая вторичная минерализация характерны для ископаемых костей млекопитающих третичного периода и более древних.

На эффекте постепенного обеднения ископаемой кости костным белком основан и простейший метод определения древности кости, разработанный у нас академиком И. Г. Пидопличко. Навеска размельченной кости в несколько граммов сжигается в муфельной печи при 800° С, и по зольному остатку определяется коэффициент остаточного органического вещества. Относительный или абсолютный возраст ископаемой кости узнается вслед затем по шкалам, разработанным эмпирическим путем для обособленных физикогеографических областей. Другой химический метод основан на постепенном убывании в ископаемой кости фтора. Чем древнее кость, тем меньше в ней фтора, который учитывается количественным анализом.

Существует также фотолюминесцентный способ, основанный на учете количества фосфора, убывающего в костном веществе по мере увеличения его древности. Наконец, применяется также фтор-хлор-аппаратный метод (авторы Трошкин и Высочански-Лисовский), позволяющий определять возраст кости с точностью до года.

В 50-х годах получил широкое признание и применение радиоуглеродный метод — по изотопу углерода C₁₄, содержащемуся в ископаемых костях. Этим методом учитывается количество уцелевшего от распада радиоактивного углерода, накопившегося в костях во время жизни зверя. Радиоуглеродный метод позволяет определять абсолютный возраст эпохи образования костного вещества с точностью плюс-минус до сотни лет. Однако его предельная разрешающая способность не превышает 55 тысяч лет, т. е. возраст более древней кости уже не может быть определен.

Все химические и физико-химические методы связаны с лабораторными анализами, нередко дорогостоящими и длительными. От всего этого свободен органолептический метод визуального определения относительной древности кости по комплексу признаков, доступных восприятию и оценке нашими органами чувств. На глаз учитывается удельный вес фрагмента, его гигроскопичность при легком смачивании, цвет с поверхности и в разломе, запах — при поскабливании ножом, звук — издаваемый острыми краями кости при перекладывании на столе, и т. д. Для такого определения возраста костей в пределах антропогена разработана даже простейшая относительная шкала — таблица, опубликованная в нашей брошюре (Верещагин, Громов, 1951).

Разберем значение названных признаков.

Удельный вес. Как правило, удельный вес древней ископаемой кости больше, нежели у свежей, благодаря вторичной минерализации. При частичном выщелачивании известкового скелета и органики — коллагена — возможны исключения, т. е. кости становятся заметно легче и более рыхлыми.

Цвет. Природный светло-соломенный цвет поверхности сырой кости, лежащей на грунте под солнцем и дождем, вскоре меняется на белесый, а через несколько лет — на известково-белый. В заморном водоеме и болоте поверхность кости становится угольно-черной за несколько лет. В болоте или источнике с обилием окиси железа она становится охристой. Охрой и гуминовыми кислотами прокрашиваются и стенки всех капилляров и отверстий.

Кость, лежащая в сухой пещере, может многие столетия сохранять палевый цвет и лишь перекрытая отложениями начинает приобретать «ископаемую» темную окраску с обилием дендритов. В сухом песке кость остается светлой, белой и, выветриваясь, трухлявеет через несколько лет. В сыром песчаном грунте речной поймы кость постепенно желтеет с поверхности, а со временем, за тысячелетия, приобретает оранжевый, коричневый или угольный цвет с поверхности и цвет спелого гороха в свежем разломе. При этом сохраняется значительная прочность диафизов. В лессе и лессовидных суглинках кости ледниковых эпох приобретают грязновато-серый цвет, а в разломе — цвет мела с серыми и черными крапинками.

Звук. Звук, издаваемый фрагментами костей при их перекладке, является хорошим показателем относительной древности. Края воздушно-сухих фрагментов, происходящих из слоев пещер или открытых стоянок среднечетвертичного возраста, обычно издают звенящий звук битой фаянсовой посуды. Кости из слоев послеледниковых эпох могут «звенеть» только в том случае, если они побывали близ костра — в зольном слое.

Гигроскопичность. Потеря органики в костном веществе в процессе фоссилизации ведет к тому, что кость становится рыхлее, с мельчайшими капиллярами, и в воздушно-сухом состоянии ее поверхность легко поглощает влагу — липнет к мокрым пальцам. Таковы кости плейстоценового возраста.

Некоторые поклонники технических и химических методов относятся к органолептическому методу иронически, но совершенно напрасно. Человеческие органы чувств в познании качеств вещей нередко превышают разрешающие способности инструментов, а главное они оценивают комплекс качеств, что недоступно никаким приборам. Ведь вряд ли когда-нибудь будут изобретены приборы, оценивающие красоту меха, вкусовые и веселящие качества вина, обаяние пейзажа, портретное сходство в картинах. Эксперты и мастера, пользуясь достигнутым опытом, определяют происхождение и качество различных тканей, древесины, пушнины, слоновой кости и металлов очень точно, не прибегая к помощи инструментов.

Наряду с явочной оценкой степени древности кости необходимо учитывать и ее побочные особенности и признаки, нередко весьма важные для палеонтологической, археологической и геологической практики. Следы воздействия различных факторов на поверхностные структуры ископаемых костей заслуживают особого рассмотрения. Они могут многое рассказать о судьбе кости и даже погибшего животного, а также о тех условиях, в которых происходили захоронение и процесс фоссилизации.

Разломы. Палеонтолог чаще встречается с фрагментами, чем с целыми костями. От ударов тупыми каменными или металлическими орудиями кости раскалываются довольно однотипно — по своим силовым участкам. Степень древности разлома легко узнается по образовавшемуся консервирующему налету — патине — или его отсутствию (рис. 39). Труднее отличать древние искусственные разломы костей от разломов под давлением грунтового льда.

Минированная поверхность. На поверхности некоторых ископаемых костей, особенно третичного и раннечетвертичного возраста, встречаются продолговатые углубления длиною 8—10 мм, шириною 2—3 м. Они бывают расположены так густо, что иногда налегают друг на друга. Встречаются также глубокие отверстия диаметром 2—3 мм и значительно большего. Это следы минирующих водных беспозвоночных — личинок ручейников, личинок поденок, сверлящих брюхоногих моллюсков и полихет. Такие черточки и отверстия обычны на костях южных слонов и страусов из песков северного берега Азовского моря (рис. 40). Размокшая и насыщенная пресной или соленой водой фоссилизованная кость относительно рыхла и поэтому доступна сверлению или рытью личинками пресноводных и морских обитателей, она является отличным субстратом для жилья. Аналогичные следы воздействия на кости пресноводных беспозвоночных, например личинок поденок, ручейников на дне наших рек или озер, встречаются реже.