Наука Образование

Палеонтологът Владимир Николов: Песента на титаните (част 6)

Палеонтологът Владимир Николов: Песента на титаните (част 6)

Как се търсят останки от динозаври в България? Краткият отговор, разбира се, е трудно. Но интересният отговор, от който ще научите много неща за различните научни методи зад откриването на нептичи динозаври у нас, се крие в поредицата  разкази „Песента на титаните“ на палеонтолога Владимир Николов специално за MediaBricks.bg. От първо лице той ни пренася в атмосферата на теренните изследвания в търсене на динозаври по нашите земи. Докторантът от Националния природонаучен музей при БАН ни разказва една история, започнала преди 83 милиона години, която днес български учени вече трета година разкриват край Трън.

В шестата част ще научим какво е радиометричното датиране, как се събират биостратиграфски данни и как се прави палинофациален анализ. И както пише Владимир Николов: „започнах с описание на геологията на района, после се впуснах в приказки на каква суша са живели нашите динозаври и обяснения какво всъщност е тафономията, а сега пък ви говоря за датировки, биостратиграфия и палиноложки анализи… но ви уверявам, че всичко е свързано.“

Първата част може да прочетете ТУК.

Втората част може да прочетете ТУК.

Третата част  може да прочетете ТУК.

Четвърта част  може да прочетете ТУК.

Петата част  може да прочетете ТУК.

Песента на титаните – Част VI

Една от задачите ни по време на първата експедиция до находището беше да съберем данни за възрастта на скалите, с които да датираме фосилните находки. Понеже реалностите на палеонтологичните изследвания у нас са такива, че рядко учените разполагат с необходимите финансови средства за провеждането на скъпоструващи анализи, пред нас не стоеше възможността да установим възрастта на фосилоносните скали чрез т. нар. радиометрична датировка. Въпросният метод за датиране се изразява в анализ на съдържанието на изотопите на определени радиоактивни елементи и формираните при радиоактивния им разпад дъщерни продукти в дадена скала. Този тип методи са много точни и дават т.нар. „абсолютна възраст“ (тоест възрастта на изследвания обект в конкретни години), но са приложими само към определен тип скали – вулкански и магмени, защото необходимите за анализа радиоактивни елементи се включват в конкретни минерали, които кристализират от магма. В нашето находище такива скали няма. Поради тези причини екипът ни беше принуден да подходи по традиционен начин и да определи възрастта на скалите с помощта на биостратиграфски данни, т.е. с наличните вкаменелости в скалите.

За разлика от радиометричното датиране, биостратиграфията не използва изотопите на радиоактивни елементи за установяване възрастта на скалите, а разчита на фосилното съдържание на изследваните вкаменени седименти (утайки), за да определи възрастта им и да ги съпостави с други седиментни скали в съседни или дори по-отдалечени райони. Не всички фосили обаче са полезни за определянето на възрастта на включващата ги скала. В своята работа биостратиграфите, които всъщност са един специфичен тип палеонтолози, разчитат на т.нар. „ръководни фосили“. Това са представители на определени организмови групи, основно различни морски безгръбначни животни видими с просто око, но също и зоо- и фитопланктон, които притежават висок потенциал за определяне на възрастта им. За да бъде приет даден вид древен организъм за „ръководен фосил“ той трябва да отговаря на следните условия: да бъде лесно разпознаваем благодарение на някакви специфични анатомични особености, които го отличават от близкородствените му видове, да има широко географско разпространение и да е съществувал в тесен интервал от време. Първото условие позволява на палеонтолозите лесно да разпознават фосилите и да минимизират възможността за погрешно таксономично определяне. Широкото географско разпространение на ръководните фосили пък позволява да се сравняват скали от разнообразни и отдалечени райони на планетата. Последното условие да са съществували като организмов вид за кратко време позволява на тези организми да имат висока стойност за биостратиграфите, защото когато ги открием в дадена седиментна скала знаем, че тази скала е образувана точно през този тесен времеви интервал, в който е съществувал дадения „ръководен фосил“. Ако разполагаме с много специфичен в анатомично отношение вид, който е живял из почти целия световен океан, но е просъществувал много дълго време преди да изчезне, то ние няма да можем да датираме точно скалите по присъствието му, защото няма как да знаем в кой момент от продължителното му съществуване са били отложени те на дъното на водния басейн. За да се подобри точността на метода обикновено не се ползва един единствен вид, а няколко различни вида организми едновременно (например два вида миди или пък един вид морски таралеж и един вид амонит), като се съпоставят времената им на поява, разцвет и измиране. Подобна комбинация от „ръководни фосили“ и свързаните с еволюцията им събития позволя на биостратиграфите да отделят изключително къси в геоложки смисъл отрязъци от време, от порядъка на десетки и стотици хиляди години. Естествено при този тип датиране ние правим един вид относителна датировка на скалите, нещо от типа „в тази скала откриваме този и този вид организми, значи е образувана по това и това време“, но без да придаваме числов израз на възрастта. Все пак фосилните останки не излизат от земята с етикетчета, на които е изписана годината на смъртта им.

Преди учените да открият радиоактивните химични елементи и да впрегнат особеностите им за целите на геоложкото датиране на скалите, това определяне на възрастта на фосилите и съдържащите ги пластове се е осъществявало с помощта на изчисляване скоростта на натрупване на различни видове утайки в съвременните морета и океани. Идеята е следната: ако знаем колко време отнема, за да се отложи 1 cm глинеста утайка (това е само пример, а утайките може да са песъчливи, варовити или други) в днешно време, изхождайки от допускането, че в миналото процесът е бил същият, то може да изчислим колко време е отнело, за да се образува глинест слой с дебелина 50 cm (отново, стойността е примерна). После същото упражнение се повтаря и с другите скални пластове, които се разкриват на земната повърхност в дадения район, и в комбинация с откритите фосили геолозите и палеонтолозите могат да предположат колко отдавна и в коя геологична епоха са отложени утайките формирали скалите. Поради ред причини, които няма да обяснявам тук, този подход е крайно неточен, но в продължение на повече от век е бил единственото, с което са разполагали учените изследващи древното минало на нашата планета и живота на нея. След разработването на радиометричните методи за датиране ситуацията рязко се е подобрила. Понеже вулкани изригват постоянно в различни точки на земната повърхност, при което формират различни вулкански и вулканогенно-седиментни скали, които съдържат необходимите за анализ минерали, като тези процеси са протичали през цялата геоложка история на планетата ни, геолозите изведнъж са се сдобили с инструмент за калибрация на биостратиграфските данни и прикачването на конкретни абослютни възрасти към тях. Как става това ли? Ами все някъде по земното кълбо пластовете утаечни скали с ръководни фосили за даден времеви интервал са подложени или покрити от скали с вулкански произход, които могат да бъдат датирани радиометрично. Така автоматично знаем почти точната възраст на дадения „ръководен фосил“ и съответно възрастта на всяка една седиментна скала, в която го откриваме, независимо от географската ѝ позиция.

В нашия случай ако имахме данни, че възрастта на вулканските изливи в Трънско, които попадат под пластовете с динозаври, е например 85 милиона години, а възрастта на тези над тях е 83 милиона години, то следва да приемем, че фосилоносните отложения са образувани по някое време в интервала преди 85-83 милиона години. Като цяло това си е една доста точна датировка. За съжаление обаче ние не разполагахме с радиометрични датировки. За още по-голямо съжаление се оказа, че не разполагаме и с надеждни биостратиграфски такива. Както споменах по-рано в своя разказ (вижте предходната част), благодарение на десетилетия геологични проучвания в Западното Средногорие знаем, че седиментните скални последователности в района са били отложени през къснокредната епоха. За тази епоха ръководни фосили са редица безгръбначни животни, но най-вече амонити, едни миди наречени иноцерамиди, както и микроскопичните фораминифери и т.нар. „варовити нанофосили“ (скелети на миниатюрни водорасли). Поради по-големите си размерите най-лесни за откриване на терен са амонитите и иноцерамидите. Да, но нито в находището, нито в скалите в непосредствена близост имаше следи от тези ценни в биостратиграфско отношение фосилни организми. Не стига това, но и допускайки, че вероятно скалите с останки от динозаври нямат морски произход ние не очаквахме да открием фораминифери или пък нанофосили.

Като цяло бяхме леко в ситуация от типа „с вързани ръце сме“. Затова направихме единственото, което ни оставаше. Така и така щяхме да събираме проби от разкриващите се скални пластове, които в някакъв бъдещ момент да подложим на различни седиментоложки анализи (тези изследвания също носят информация за средата на образуване на скалите), просто щяхме да дадем част от тези проби за палиноморфен анализ. Този тип анализ е предмет на палинологията – наука, която се занимава с изучаването на т.нар. „палиноморфи“, които включват спори, полен, различни останки от микроорганизми (като диноцисти, акритархи и хитинозои), както и на органично вещество и кероген намиращи се в съвременните седименти или в древните утаечни скали. Понеже някои спори и растителен полен са със статут на „ръководни фосили“ за определени времеви интервали от историята на Земята, в палеонтологичен контекст палинологията позволява датирането на седиментни скали въз основа на съдържащите се в тях палиноморфи. Именно датиране на седиментите беше първото нещо, което доц. Полина Павлишина, палеонтолог и експерт по палиноморфите от Софийския университет, направи, след като и предадохме за анализ събраните проби. Благодарение на нейното проучване ние най-накрая имахме сигурна информация за възрастта на динозавърските находки от Трънско – животните оставили своите кости в скалите са живели на границата между сантонския век и кампанския век на къснокредната епоха, някъде преди 84-83 милиона години. Това откритие беше твърде вълнуващо за нас, защото в Европа има твърде малко находища с фосили от сухоземни гръбначни животни с такава възраст, което означаваше, че работата ни тук има потенциала да запълни сериозна празнина в знанията на палеонтолозите за къснокредните европейски фауни.

Допускам, че в този момент вече сте доста объркани от моя разказ. Първо започнах с описание на геологията на района, после се впуснах в приказки на каква суша са живели нашите динозаври и обяснения какво всъщност е тафономията, а сега пък ви говоря за датировки, биостратиграфия и палиноложки анализи. Да, доста е омотано и със сигурност трудно за проследяване, но ви уверявам, че всичко е свързано. Цялата тази изсипана информация се съсредоточава в една точка и ни довежда до по-доброто и пълно разбиране на динозаврите и обитаваната от тях среда. Все още ли сте объркани и неубедени в смисъла на написаното? Е, ако е така, нека видим защо твърдя, че всичките линии на обяснения до момента се събират накрая.

Анализите на доц. Павлишина направиха нещо повече от това просто да ни предоставят възрастта на находището и неговите фосилни съкровища. Както вероятно много от вас вече са се досетили изследването на растителните спори и полен в скалите в крайна сметка ни дава директна информация за това каква е била растителността в проучвания район, а наблюдаваните особеностите на флората са пряко обусловени от условията на природната среда. Така чрез палиноложките данни получихме възможност да надникнем в миналото на Трънския край и да разберем как е изглеждал ландшафтът, по който са бродели къснокредните гръбначни. Пропорциите между запазените в пробите спори и полен ясно показаха, че растителността е била доминирана от представители на покритосеменните (цъфтящите) растения, докато папратовите са били второстепенен, но силно застъпен елемент на флората, а голосеменните (най-общо – иглолистните) растения са били доста рядко срещани. Характеристиките на флората от своя страна ни разкриха, че климатът в района е бил топъл със сезонни засушавания, а самата природна обстановка е представлявала влажна равнинна зона, която вероятно е изобилствала от богати на хранителни вещества тревисти растения (може би предпочитана храна от някои динозаври). (Тук трябва да отбележа, че под „тревисти растения“ нямам предвид непременно растенията от семейството на тревите, които вече са съществували по това време на късната креда, а растения чието стъбло не се вдървенява както е при дървесните видове. Същинските треви придобиват наистина широко разпространение няколко десетки милиона години по-късно, в средата на неозойската ера, когато се обособяват откритите тревисти хабитати, като например ливадите, степите и саваните.)

По-нататъшните изследвания на пробите, които извърши доц. Павлишина, най-накрая успяха да хвърлят известна светлина върху проблема с обстановката, в която са погребани фосилите, които откриваме последните години в находището. „Развръзката“ дойде благодарение на т.нар. „палинофациален анализ“. Теоритичната концепция зад анализа е проста – таксономичният състав и особеностите на формата на спорите и полена в дадена проба, както и присъствието (или отсъствието) на друго органично вещество в седиментите, предоставят пряка информация за средата, в която са утаени въпросните седиментни и растителни материали и по-конкретно: продължителността на транспортиране на отделните растителни елементи, позицията на утаяване спрямо бреговата линия на водния басейн, хидродинамиката на средата, както и окислително-редукционните условия в дадения басейн. За да достигне до желаната информация за условията на седиментационната среда ученият извършващ анализа обръща внимание на степента на заобленост на палиноложките елементи, както и на пропорционалното съдържание на спори, полен, раздробен растителен материал и на аморфно органично вещество в пробата, и т.н. В течение на времето и след продължителни научни търсения, при които са разчитали както на палеонтологични, така и на актуалистични данни (т.е. данни получени при изследване на съвременните природни процеси), палинолозите са разработили диаграми, върху които са разчертани сектори отразяващи различни седиментационни обстановки. Когато спецификите на дадена проба са анализирани, въз основа на получените данни тя може да бъде поставена върху тези диаграми и в зависимост от това къде точно ще попадне, ученият разбира каква е обстановката, в която са отложени и фосилизирани спорите и полена (тоест къде е образувана съдържащата ги скала). Пробите, които Латинка събра през 2018-та година и които бяха изследвани от доц. Полина Павлишина, попаднаха в полето на лагунните и съвсем прибрежни обстановки на утайконатрупване. Оказва се, че костите на гръбначните животни не са били запазени в блато, а са пренесени на кратко разтояние до брега на морето, в близката лагуна.

Тези данни обясняват защо не откриваме цели скелети, а част от костите са фрагментирани и зле запазени в краищата си. Но все пак има доста неща за доуточняване преди да сме напълно сигурни в тази интерпретация. На първо място би било важно вижданията ни за обстановката на утайконатрупване (седиментация) да бъдат потвърдени от друга, независима линия геоложки и седиментоложки данни. Освен това е необходимо да проучим и безгръбначната фауна от черупчести мекотели в находището, която за момента остава встрани от изследователските ни интереси, засенчена от далеч по-впечатляващите динозаври, крокодилоподобни и костенурки. Засега нямаме идея какво можем да научим от нея. Не на последно място е необходимо едно доста по-задълбочено и детайлно палинологично изследване, което от една страна да потвърди резултатите от първоначалния анализ, а от друга да предостави по-детайлна информация за промяната на флората в района в течение на десетките и стотици хиляди години, през които са се отлагали скалите, из които ровим в момента. За целта е необходимо опробване на седиментите пласт по пласт за цялата дебелина на седиментния разрез, който се разкрива пред нас.

Всъщност виждам, че Латинка прави точно това в момента. Докато останалите търсим поредния фосил тя е взела големи пликове за проби и ги пълни последователно със седиментен материал. Е, ако не друго, то поне ще изнесем нещо от находището днес. Разменяме няколко думи относно последователността на взимане на скални проби и обсъждаме дали няма да е добре ако за определени интервали от разреза, най-вече там където откриваме останки от гръбначни животни, не направим едно по-плътно опробване. Например със стъпка между пробите 20-25 сантиметра? Най-вероятно няма да уловим кой знае какви изменения в условията на средата, но пък знае ли човек. В крайна сметка се съгласяваме, че си струва да го направим, но най-вероятно работата ще остане за утрешния ден (главно защото е малко досадна, особено ако алтернативата е да търсиш динозаври).

Замислям се, че събирането на пробите в нашия случай всъщност е лесната част от целия процес. Трудното ще е да осигурим финансовия ресурс, за да платим на специализирана лаборатория да подготви пробите за анализ (това е пипкаво занимание, което изисква спефичините умения и знания на специалист), както и по начало да намерим добра лаборатория за тази цел. Направо не е за вярване, поне на мен ми е трудно да приема този факт, но от известно време у нас не се подготвят проби за палинологичен анализ просто защото няма специалист, който да се занимава с това. За съжаление тази ситуация е пряко следствие от реалностите на научната работа в България, особено що се отнася до определени „непопулярни“, чисто фундаментални научни дисциплини и специалности. А положението в сферата на палеонтологията е особено неприятно. Липсата на адекватно финансиране и крайно ограниченият брой работни места за палеонтолози водят до положение да има по един работещ специалист в направление или пък един човек да покрива набор от направления по специалността му. Сами можете да се досетите какво се случва ако този човек се пенсионира или му се случи нещо, което да прекрати научната му работа, без да има някой, който да го „наследи“. Цели научни направления умират с оттеглянето на даден учен от активна дейност. Та точно поради тази причина не знаем кога ще може да продължим с планираните от нас анализи. И все пак притеснителното за мен в случая е бъдещето на българската палеонтология. Едва ли ще съм твърде далеч от истината ако кажа, че към момента в различните научни институции в страната работят около 30 палеонтолога (може би малко повече), повечето от които са единствените местни специалисти по дадена организмова група. От тях тези, които се занимават изцяло или частично с палеонтология на гръбначните животни са по-малко от броя на пръстите на двете ми ръце и с изключение на един или двама, всички работят в Националния природонаучен музей при БАН. През последните две десетилетия (а може би дори три) това е единственото място в България, в което активно се развива изследването на фосилни гръбначни животни и поне засега няма изгледи това статукво да се промени драстично в обозримо бъдеще. Изключая известно припокриване на експертизата в най-общ смисъл, всеки от палеонтолозите там е експерт минимум по 2 различни таксономични групи, сред които различни хищни бозайници, чифтокопитни бозайници, хоботни бозайници, коне и други нечифтокопитни бозайници, примати, птици и др. По един специалист, който да се занимава с няколко конкретни групи гръбначни животни. Без да е ясно идва ли някой след него, за да поеме щафетата на научната работа. Ужасяваща, но и някак отрезвяваща мисъл.

– Дано всичко това да си струва…

Може да подкрепите MediaBricks.bg чрез платформата Patreon Become a Patron!