|
Геологическое прошлое Земли довольно резко подразделяется на две части — докембрийский период и от кембрия до современности. Более или менее достоверная пелеонтологическая летопись застает мир живой природы не на первых этапах развития, а уже в достаточно зрелом состоянии (период с кембрия до наших дней — это относительно небольшой интервал времени развития жизни на Земле). Ну а самое отдаленное прошлое дошло до нас плоским и бесцветным (в некоторых очень древних ископаемых горных породах уже находятся следы органических молекул, предположительно оставленные простейшими одноклеточными организмами). История Земли включает период отличавшийся необыкновенно мощными оледенениями. Это время так и называют «криогенный период неопротерозойской эры». Продолжался он довольно долго — 220 миллионов лет (850–630 миллионов лет назад) и характеризовался чередованием небольших относительно краткосрочных потеплений и сильнейших похолоданий. Высокоорганизованные формы жизни присутствовали и до оледенения. С окончанием ледниковой эпохи возвращающиеся на мелководья сообщества состояли уже из крупных колоний одноклеточных и примитивных многоклеточных организмов.
Морские обитатели венд-эдиакарского периода (около 600 миллионов лет назад) также довольно многочисленны и разнообразны. Среди них встречались гиганты и относительно небольшие. Вендские организмы не обременены скелетом, что давало им возможность постоянно увеличивать свои размеры (крупные медузоидные формы достигали нескольких метров в диаметре). Одни плавали или парили в толще воды, другие жили на дне: прикреплялись к нему, свободно лежали или ползали. В отличие от более поздних форм жизни некоторым видам была свойственна так называемая симметрия скользящего отражения, когда противостоящие «лучи» размещены друг напротив друга в «шахматном» порядке. Но главная черта древнего животного мира той поры — его «мягкотелость», животные вендского периода еще не умели строить раковины и панцири (это объясняют и возможным отсутствием всего класса активных хищников). Механизм образования ископаемых был приблизительно таким: во время шторма животное сносило на более низкий уровень дна и засыпало песком; под слоем песка на подошве глинистого песчаника образовывался слепок, который отражал форму животного, но, разумеется, не передавал особенности их строения и цвета.
Кембрийский период начался примерно 570 миллионов лет назад и продолжался около 70 миллионов лет. Начало этому периоду положил поразительной силы эволюционный взрыв, в ходе которого появились представители большинства групп высших многоклеточных из ныне преобладающих линий. Граница между докембрием и кембрием проходит по горным породам, в которых внезапно обнаруживается удивительное разнообразие множества окаменелостей с минеральными скелетами — результат внезапного увеличения биоразнообразия скелетной фауны. Очевидно, что непосредственно перед кембрийским взрывом в атмосфере Земли увеличилась концентрация кислорода. Такое изменение внешней среды привело к образованию устойчивых форм аэробных сообществ (именно в этот период возникают практически все известные типы форм живых организмов — членистоногие, моллюски, брахиоподы, хордовые, иглокожие и еще множество существ, которых не удается отнести ни к одному из них, поскольку они обладали смешанной морфологией).
Никто точно не знает, как выглядела карта мира в кембрийскую эпоху, ясно лишь одно — она сильно отличалась от сегодняшней. Поперек экватора раскинулся громадный материк Гондвана, включавший в себя части современных Африки, Южной Америки, Южной Европы, Австралии, Антарктиды, Аравии и Индостана. Помимо Гондваны, на земном шаре было еще четыре материка поменьше, расположившихся на месте нынешних Европы, Сибири, Китая и Северной Америки (в совокупности с северо-западной Британией, западной Норвегией и частями Сибири). Северо-Американский материк того времени известен под названием Лаврентия. В ту эпоху климат на Земле был теплее, чем в наши дни. Тропическое побережье материков окаймляли гигантские рифы из строматолитов, во многом напоминавшие коралловые рифы современных тропических вод. На твердой поверхности планеты не было еще современной растительности и почвенного слоя, вода и ветер разрушали ее гораздо быстрее чем ныне. По этой причине, в море той поры, смывалось большое количество осадков. Конец кембрия также ознаменовался суровой ледниковой эпохой. Уровень моря резко понизился. Это привело к уничтожению многих природных зон и последующему вымиранию обитавших там видов.
В раннем кембрии кислород в атмосфере продолжал накапливаться, и в ней начал формироваться озоновый слой, который поглощал вредоносное ультрафиолетовое излучение Солнца. Теперь жизнь смогла переместиться ближе к поверхности океанов и даже проникнуть во влажные прибрежные районы суши. В мировом океане существовали также и области, занятые континентальным шельфом. Здесь создались идеальные условия для жизни — дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. На поверхности кембрийского моря плавали прозрачные, студенистые медузы, а на дне жили первые рифообразователи — археоциаты. У дна росли зеленые и бурые водоросли, в толщах вод плавали диатомовые, золотистые и эвгленовые. Черви зарывались в донные осадки, по которым ползали различного вида моллюски, и питались разлагающимися остатками порой довольно необычного облика сущностей.
Формы живого, пока у них не сформировались твердые скелеты, очень редко сохранялись в виде окаменелостей. Соответственно и сведений о них дошло до нас крайне мало. Полагают именно в кембрии организмы «научились» строить минеральные скелеты, которые имеют гораздо больше шансов сохраниться в толщах пород, чем мягкие тела. Большинство простейших обладали к этому времени относительно постоянной формой тела, которая обусловлена наличием опорных структур. В течение многих миллионов и десятков миллионов лет микроскопически мелкие минеральные скелеты простейших после их отмирания опускались на дно, образуя здесь достаточно мощные морские отложения. При изменении рельефа земной коры, при горнообразовательных процессах в прошлые геологические эпохи, морское дно становилось сушей. Морские осадки превращались в осадочные горные породы. Некоторые из осадочных пород, как например известняки, меловые отложения и ряд других, в значительной своей части состоят из остатков скелетов морских простейших. Используя подобного типа оболочки многие из них отгораживались от воздействия внешней среды.
Неведомое царство (удивительного вида созданиям придают именно такой статус) отделив мир одноклеточных (но имеющих в клетке ядро) существ. Хорошо известны так называемые радиолярии — теплолюбивые существа, тяготеющие к тропическим морям. Изумительные по совершенству форм радиолярии появились в самом начале кембрия, одноклеточные планктонные эукариоты к этому времени существовали уже не менее полутора миллиардов лет. Появление этих организмов не случайно, в период после завершения вендского похолодания, они проявляли наибольшую активность в области экватора, поскольку эта часть планеты получает максимум солнечной энергии. Развитие радиолярий в кембрии происходило импульсно, в несколько этапов, перемежающихся периодами их полного отсутствия. Это было время доминирования просто устроенных сфер со сравнительно грубой оболочкой. Вместе с тем появились отдельные признаки формирования внутреннего минерального скелета и спикулярных радиолярий. Радиолярии становятся полноправным членом планктона, освоив значительные водные пространства в мировом океане. Причудливые выросты значительно увеличивают площадь поверхности тела, что дает радиоляриям возможность свободно парить в толще вод. Затем возникают уже и многие иные геометрические формы скелета, разного типа с внутренними структурами (на основе изучения организации этих сложных пространственных систем во многих странах появились наброски эскизов, воплощенных позже в отдельные проекты от многоуровневых развязок и мостов до ажурных башен).
Элементы магний и кальций необходимы для всего живого. Магний — непременная составная часть молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Он активирует некоторые ферменты. Кальций принимает участие в построении скелета позвоночных и в обмене веществ. Кальцию принадлежит и особая роль при транспортировке углеводов в растениях. Жизнь зарождалась в водной среде (металлоорганические соединения, однако не растворяются, а разлагаются водой) об этом свидетельствует значимость в живой ткани молибдена (содержание которого в земной коре очень незначительно). Отдельные виды поедали древние строматолитовые рифы, и те, разрушаясь, выбрасывали в воду океанов все больше и больше кальция, пригодного для формирования костных тканей и минеральных раковин. Раковины и панцири служили надежной опорой организму, а также защищали от присутствующих в изобилии хищников. Появились и относительно новые формы, такие как — артроподы (более известны под названием членистоногие).
Артроподы возникли как придонные организмы, ну а жесткие скелеты позволили им перейти к более активному образу жизни: они смогли приподниматься над донным илом и даже перемещаться по морскому дну. Им стали доступны самые разнообразные способы передвижения, в том числе — ходьба и плаванье. Главным новшеством стал наружный скелет, образовавшийся благодаря уплотнению покровов. Легкоуязвимое тело оделось в панцирь из щитков, разделенных перепонками, а ноги стали суставчатыми, в виде уплотненных колец, соединенных мягкими подвижными участками хитинового панциря. Однако жесткий наружный скелет препятствует росту, поэтому им потребовались линьки, во время которых старый покров отстает, лопается и сбрасывается, отделяясь от лежащего под ним. Головной мозг членистоногих развит сильнее, чем у кольчатых червей, но в остальном нервная система устроена так же; новые органы открыли этим животным широчайшие возможности для захватывания добычи и питания. Обитателям кембрийских морей пришлось искать эффективные способы защиты от этих высокоорганизованных хищников. Стоит добавить, из сохранившихся типов «высших беспозвоночных» (кольчатые черви, моллюски, иглокожие) — лишь артроподы смогли завоевать сушу по-настоящему.
На протяжении всего кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом некоторые популяции вымирали, а места их обитания занимали другие виды. Им же, в свою очередь, приходилось приспосабливаться к новым условиям. Со временем обитатели кембрия освоили другие, более специализированные способы питания, животный мир становился все разнообразнее, давая возможность разным видам сосуществовать бок о бок, не претендуя на пищевые ресурсы соседей. Никогда больше на охваченной жизнью планете, судя по ее ископаемой истории, не будет такого количества незанятых экологических ниш и столь слабой конкуренции между видами — иными словами, столь неограниченных возможностей для «творчества» со стороны природы.
Пожалуй, одними из самых интересных образований той эпохи являются — трилобиты (крупные членистоногие во многом похожие на современных мечехвостов). Их тела были покрыты щитообразными панцирями — все трилобиты имели примерно одинаковое строение. Хитиновый панцирь, защищавший животное сверху, разделялся на три щита — спинной, головной и хвостовой. На головном располагались большие глаза. Туловище состояло из множества сегментов с парой конечностей на каждом из них. Подвижное соединение сегментов туловища позволяло трилобитам сворачиваться для защиты от опасности. Большинство ранних трилобитов обитало на морском дне, питаясь мелкими частичками органики, некоторые плавали в воде над поверхностью дна и, вполне возможно, охотились на своих сородичей, живших в иле. Трилобиты считаются первыми из известных нам животных с высокоразвитым зрением. У них были очень сложные фасеточные глаза, обеспечивавшие обзор во всех направлениях. Подобно глазам современных насекомых и ракообразных, глаза трилобитов состояли из скоплений крохотных шестиугольных линз. Линзы эти оказались достаточно прочными, чтобы сохраниться в ископаемом виде. Поля зрения обоих глаз у них перекрещивались, что позволяло животному точно определять расстояние до объекта и рассчитывать свою скорость. На удивление многих ученых, эти довольно разнообразные и причудливые создания, взирали на свой первобытный мир совершеннейшими глазами!
В теплых кембрийских морях кипела жизнь: на дне росли водоросли, среди них обитали самые разные моллюски и брахиоподы, встречались и более экзотические животные — аномалокарисы, мареллы, опабинии и галлюцигении. Над морским дном колыхались целые леса морских перьев, тщательно фильтрующих воду, а в тихих водах обитали хрупкие стекловидные губки. Самыми грозными хищниками были аномалокарисы — странные животные длиной чуть не до двух метров с сегментированным телом, парой огромных хватательных конечностей на голове, круглым зубастым ртом, большими глазами на коротких стебельках и плавательными лопастями на спине и боках. В толще вод плавали невероятно яркие и переливавшееся всеми цветами радуги мареллы, c необыкновенными ветвистыми конечностями. Опабиния с помощью своего хоботка охотилась на более мелкие жертвы, либо собирала со дна детрит. У весьма экзотической галлюцигении вместо ног были шипы (причем по два-три в одном сегменте). Довольно загадочна и небольшая виваксия, которая имела хитиновый панцирь, состоящий из длинных вертикальных и коротких перекрывающих горизонтальных игл. Кембрийские моря населяло и множество других существ, они образовывали — пищевую цепь (последовательность живых организмов, служащих пищей друг другу). В основе же этой цепи находились миллионы плавающих водорослей и микроскопических животных. Некоторые из них, фораминиферы и примитивные креветки, появившись еще в докембрии, постепенно выработали твердые покровы. В морских глубинах присутствовали и весьма высокоорганизованные хищники — такие, как головоногие моллюски, вроде современных осьминогов и кальмаров.
Летопись развития кембрийских форм содержит и знакомые нам виды — морские звезды и морские ежи. Иглокожие одни из удивительнейших существ на планете. Морские звезды — хищники, главная их пища — моллюски. Различного вида мелких моллюсков звезды заглатывают целиком, широко растягивая при этом рот. Эти существа вероятно и ранее обитали во всех относительно неглубоких морях и океанах. Органы зрения морских звезд расположены довольно необычно — на концах лучей, которые иногда называют руками. С точки зрения эволюции, глаза морских звезд близки по своим функциям и структуре к самым первым органам способным формировать изображение. Нервная система также крайне примитивна и залегает почти целиком в наружном эпителии. А перемещаются они с помощью уникальной гидравлической системы используя закачанную в организм морскую воду. По большей части разные типы звезд окрашены в яркие цвета: красный, пурпуровый, оранжевый, желтый и многие другие.
Морского ежа называют дикобразом подводного царства, отдельные их виды довольно сильно ядовиты. Тело морских ежей имеет почти правильную шарообразную или плоскую дискообразную форму. В подкожном соединительнотканном слое ежа развит скелет — панцирь, состоящий из отдельных пластинок, которые плотно примыкают одна к другой, почти как кости человеческого черепа. По краю ротового расположены наружные кожные жабры. Между жесткими иглами можно заметить тонкие полупрозрачные абулакральные ножки ежа, которые высовываются через поры в пластинках скелета. С помощью таких эластичных, способных вытягиваться и сокращаться цилиндрической формы ножек, снабженных на концах присоской, морской еж может переползать с места на место даже по отвесным скалам, прочно прикрепляться к донному субстрату в самых прибойных местах, и добывать себе пищу. Цвет тела у морских ежей бывает на удивление разнообразным — белым, черным, красным, голубым, зеленым — можно сказать, что в окраске тела ежей разных видов присутствует вся цветовая гамма. Некоторые способны даже менять свой окрас подобно хамелеонам.
Помимо всего прочего, в кембрии появились также и хордовые животные, представители той самой группы, эволюция которой, в конечном итоге, привела к возникновению на планете Человека. Обнаруженные к настоящему времени окаменелости ряда ископаемых хордовых были датированы ранним кембрием и включают в себя два вида позвоночных, классифицируемых как рыба. В различных версиях высказаны предположения, будто их прародителями могли быть членистоногие, кольчатые черви или даже иглокожие… По мнению исследователей, наиболее примитивным из хордовых является пикайя — небольшое существо с маленькой плоской головой, парой длинных щупалец, девятью парами ветвистых придатков на переднем конце (возможно, наружные жабры) и тонким уплощенным с боков телом, которое сверху и снизу было окаймлено узкими плавниками.
Кембрийский эволюционный взрыв — одна из величайших загадок в истории развития жизни на Земле. Понадобилось 2,5 миллиарда лет, чтобы простейшие клетки развились в более сложные эукариотические клетки, и еще около 700 миллионов лет для возникновения ряда форм уже многоклеточных организмов. А затем, всего за каких-то 100 миллионов лет, мир оказался заселен невероятным их разнообразием. Такое впечатление, что в ходе «эволюционного взрыва» кембрийского периода природа намеренно экспериментировала с огромным количеством самых разнообразных жизненных форм, и лишь очень немногие из них сохранились до нынешних дней. Появились и хорошо знакомые нам группы живого. Именно по своему строению и были классифицированы многие из подобных существ. Учеными разработана сложная система: все современные и ископаемые организмы разделены на домены (надцарства), царства, подцарства, типы, классы и другие более дробные таксоны, вплоть до видов и подвидов.
Известные нам виды живых существ изобилуют множеством типов форм, но при всем том разнообразии, подавляющая часть этих многоклеточных организмов впервые появилась аккурат в кембрии. Многочисленные окаменелости принадлежат разным видам, таким, как улитки, трилобиты, губки, медузы, морские звезды, моллюски. Большинство из форм данного слоя уже имеют ряд особенностей строения, присутствующий у современных образцов. Эволюция с тех пор шла лишь по линии видоизменения основного плана. Кроме того, нет и столь ожидаемых ископаемых свидетельств их предшествующего развития. Отсутствуют данные и о том, что они «эволюционировали» в дарвиновском понимании этого термина. Все они представлены в ископаемой истории в готовом виде — полностью сформированными существами со своими весьма отчетливыми признаками. По сути, к концу кембрийского периода, образовались все современные типы животных, обладающих скелетом (отсутствие раковин или внутреннего скелета у докембрийских форм живого объясняется некими особыми условиями обитания в то удаленное от нас время и довольно резким отличием их образа жизни). Неудержимый ход эволюции не раз безжалостно уничтожал на планете живой мир былых эпох, порождая новые, все более совершенные формы. Жизнь в этом переменчивом мире подобна реке времени, уносящей в необъятные пространства, стремясь к дальнейшему усложнению и совершенству, в пределах возможного, она исчезает — лишь в бесконечности…
|
