БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 4. Шкала геологического времени

Историю Земли делят ради удобства на четыре геологические эры и одиннадцать периодов. Два наиболее близких к нам периода делят далее на семь систем, или эпох.

Горные породы, образующие земную кору, стратифицированы, т. е. состоят из лежащих один на другом слоев или пластов. Если не считать нарушений, связанных с подвижностью земной коры, слои породы (страты) тем моложе, чем ближе они расположены к поверхности Земли. В XVIII в. Вильям Смит обратил внимание на связи между группами организмов, к которым относятся ископаемые остатки, и определенными слоями. В обнаруженной им последовательности ископаемых остатков прослеживается постепенное возрастание сложности организмов от нижних слоев к самым верхним, что свидетельствует об усложнении некоторых организмов с течением геологического времени.

Радиометрическое датирование позволило установить приблизительный возраст самых древних горных пород, относящихся к каждому периоду. Шкала геологического времени и ясно выраженные биологические события, связанные с каждым периодом и установленные по ископаемым данным, представлены в табл. П.4.1.

Таблица П.4.1. Геологическая шкала времени и история жизни (возраст = годы · 10⁶)

П.4.1. Возраст Земли

По современным оценкам планета Земля образовалась примерно 4,6—4,9 · 10⁹ лет назад. Эти оценки основаны главным образом на определении возраста горных пород (геохронология) методами радиометрического датирования.

В разд. П.1.3, мы уже обсуждали вопрос о том, что некоторые химические элементы представлены рядом разновидностей, называемых изотопами, причем часть из них радиоактивны, Радиоактивные элементы распадаются с некоторой постоянной скоростью, не зависящей от температуры, гравитации, магнетизма или каких-либо других факторов. Скорость распада характеризуется величиной, называемой периодом полураспада.

В настоящее время используются три главных метода радиометрического датирования (рис. П.4.1.). Первый и второй методы применяют для определения возраста горных пород, образующих земную кору, тогда как третий метод — радиоуглеродное датирование — служит для определения возраста ископаемых остатков и имеет прямое отношение к проблемам истории жизни на Земле.

Рис. П.4.1. Методы радиометрического датирования.

Радиоуглеродное датирование

Стабильным нерадиоактивным изотопом углерода является ¹²С. Радиоактивный изотоп ¹⁴С содержится в очень малых количествах (< 0,1%) в воздухе, поверхностных водах и в живых организмах. Он постоянно образуется в атмосфере в результате воздействия космических лучей на ядра атомов азота и кислорода, и имеются веские данные в пользу того, что скорость образования ¹⁴С остается постоянной на протяжении нескольких тысячелетий. Установилось некоторое равновесие, благодаря которому образование ¹⁴С компенсирует потери ¹⁴С в результате радиоактивного распада. ^|4С содержится в природе в составе ¹⁴СО₂, и соотношение ¹⁴С : ¹²С остается теоретически постоянным. Живые организмы на протяжении всей своей жизни поглощают ¹⁴С либо в виде диоксида углерода, либо в виде органических веществ. После смерти организма поглощение углерода прекращается, но распад ¹⁴С продолжается в соответствии со скоростью периода полураспада. Определяя содержание ^|4С в мертвом организме и сопоставляя его с содержанием ¹⁴С в живом организме, можно установить возраст мертвого организма. Если, например, содержание ¹⁴С в какой-либо кости ископаемого млекопитающего составляет одну четвертую от его содержания в той же самой кости млекопитающего, убитого недавно, то, поскольку период полураспада ¹⁴С равен 5,6 · 10³ лет, возраст ископаемой кости теоретически можно оценить в 11,2 · 10³ лет. Используя этот метод, можно определять возраст остатков, принадлежащих организмам, жившим 10,0 · 10⁴ лет назад.

Радиоактивное датирование несет в себе многочисленные источники ошибок, поэтому оценки возраста, полученные рассмотренными выше методами, следует считать приблизительными. Тем не менее они оказались очень ценными, расширив наши знания о Земле.