|
Пермский период начался около 290 миллионов лет назад. Это было начало эпохи, когда все материки земли соединились вместе в единый сверхконтинент — Пангею, протянувшийся от полюса до полюса. Настало время, и исполинские части земной тверди столкнулись друг с другом. Европа соединилась с северной частью Азии, породив в зоне соединения Уральские горы. Только Восточная Азия не была в то время частью единого сверхконтинента. Мелководные моря по краям соединенных вместе материков высохли, и возникли огромные пустынные области. За несколько миллионов лет до этого эпохального события полюса затянулись ледяными шапками. Наступила новая ледниковая эпоха, климат планеты стал холодным и оставался таким вплоть до конца пермского периода. Однако на границе двух эр — палеозоя и мезозоя (около 250 миллионов лет назад) — оледенение отступило, в экваториальных областях вновь потеплело. Предположительно, именно в этот период на Земле появились одни из самых необычных существ — звероящеры или терапсиды (известны нам по отложениям середины пермского периода). Дальними предками этих своеобразных рептилий считаются пеликозавры. Многих из них украшал огромный кожный «парус», расположенный на спине (натянутая складка кожи использовалась ящером для регуляции температуры тела). Пеликозавры появились в каменноугольном периоде и жили в одно время со звероящерами, но были вытеснены своими более совершенными потомками и полностью вымерли в конце Перми. Звероящеров же ожидало удивительное будущее…
Изменившиеся зональные климатические условия внесли свои коррективы в состав наземной фауны позвоночных животных. Относительно недавно на планете преобладал теплый и влажный климат, явно обеспечивающий благоприятные условия существования (господствующими четвероногими в каменноугольном периоде были амфибии-лабиринтодонты более известные под именем стегоцефалов). Но начавшееся сужение образовавшихся прежде эволюционных линий заставило такие формы (в том числе и пеликозавров) уйти в небытие. Зато их более совершенные потомки — звероящеры, распространились по всей планете. Они приобрели многие довольно узнаваемые черты, однако им было определено вступить в своем развитии на особый путь. Идеально приспособленные к новым условиям существования, эти удивительные создания правили миром задолго до динозавров!
Наземные позвоночные возникли в конце девона (успешны и многочисленные насекомые). Обитали эти амфибии около водоемов и были тесно с ними связаны, так как размножались они в воде. Революцией в развитии таких форм стало появление амниона — непроницаемой для воды, но проницаемой для воздуха оболочки яйца. Имеются две рано разошедшиеся линии амниот: синапсиды (представлены млекопитающими) и завропсиды (множество живущих ныне видов «рептилий» и птиц). Примитивные легкие и отсутствие подвижных ребер — «мехов» для нагнетания воздуха — заставляло амфибий использовать ротовую полость в процессе дыхания (в результате чего голова у них достигала гигантских размеров — до трети длины тела). Появление более совершенной дыхательной системы позволило упразднить дополнительную «нагрузку» и череп начал быстро совершенствоваться. Его поперечный профиль из уплощенного становится сводчатым. В крыше черепа появляются отверстия для выхода челюстной мускулатуры. Подобная модернизация черепа протекала двумя различными путями: в группе так называемых диапсид появилось два таких отверстия, у синапсид — одно. В начале то плотоядные животные небольших размеров (к середине пермского периода они превращаются во всеядных и травоядных).
В совершенствовании локомоторного аппарата синапсиды вначале уступали. Перевести ноги в вертикальное положение им удалось лишь в конце триаса, уже на стадии млекопитающих — для этого потребовались очень крупные преобразования опорно-двигательного аппарата. Это позволило им стать активными хищниками, успешно охотящимися на различных собратьев по классу пресмыкающихся. Терапсиды (отряд вымерших пресмыкающихся из рода синапсид) имели более высокий уровень обмена веществ, что возможно лишь при условии теплокровности животных. На ряде костей терапсид обнаружены отпечатки множества поверхностных кровеносных сосудов, которыми была богата кожа этих рептилий. Поэтому можно сделать вывод о том, что многих из них покрывала шерсть — несомненный признак теплокровности. Размеры ящеров варьировались в широких пределах: от мыши до крупного носорога, а на отпечатках кожи остались многочисленные ямки, которые палеонтологи считают признаком наличия желез, что делает терапсид очень похожими на млекопитающих. Звероподобные рептилии стали господствующими хищниками до конца пермского периода (в отличие от холоднокровных существ они могли охотиться даже ночью). Среди них появились, как плотоядные животные, так и вегетарианцы.
Первые звероящеры очевидно были всего лишь небольшими хищниками, которые охотились на мелкую добычу. Однако постепенно терапсиды занимали все новые и новые экологические ниши. Среди них появлялись и узкоспециализированные хищники, и рептилии-вегетарианцы, и всеядные животные. Из крупных хищников сегодня достаточно хорошо известна иностранцевия (размером около 2,5 метров). Ученые хорошо изучили этого хищника и считают, что он специализировался на определенной жертве — неповоротливых парейазаврах. Большую часть времени парейазавры проводили в воде, также как современные бегемоты. Иностранцевия не просто подкрадывалась с берега и настигала парейазавров в воде, она очень неплохо плавала! У этого хищника, как и у большинства плотоядных зверообразных ящеров, была одна интересная особенность. По обе стороны пасти торчали крупные загнутые клыки, сидевшие в верхних челюстях. Именно они первыми вонзались в тело жертвы.
Немного схожие с крокодилом водные хищники — титанофонеус и сиодон — любили нырять за рыбой. Зубы этих звероящеров были так устроены, что скользкая добыча не могла вырваться из пасти. У «бульдогообразной» пробурнетии, несмотря на клыки, пищевые предпочтения были куда разнообразнее. То было всеядное животное, с развитыми многочисленными выростами на черепе. Эти, так называемые, «рога» несли отпечатки сосудов и не могли быть покрыты роговыми чехлами. Назначение «рогов» остается неизвестным, хотя возможна и простая защитная функция (защищали глаза в зарослях). Очень неясен рацион и другого небольшого звероящера — венюковии, размером с небольшого зайца или крысу. По-видимому, с помощью зубов тяжелой нижней челюсти и мощных челюстных мышц, венюковия раскалывала раковины моллюсков. Но, быть может, их довольно разнообразные сообщества предпочитали все-таки хрустящих насекомых или мягкие сочные стебли растений суккулентов.
Удивляет и многообразие размеров тела звероящеров. Некоторые из них не уступали по габаритам и многим современным видам. Дейноцефалы-эстемменозухи выглядели как очень крупные бегемоты длиной до 4-х метров. Стоя в воде, они медленно срывали и поедали прибрежные водоросли (эти звероящеры получили свое название — «дейноцефалы», что переводится как «ужасноголовые», не случайно; на черепе эстемменозухов было несколько крупных костных выростов, направленных в разные стороны). Другая группа звероящеров также не уступала своими размерами современным африканским обитателям. Это дицинодонты, или «двуклыковые». Помимо двух верхних «клыков», выступающих из пасти, остальных зубов у этих созданий не было. С их помощью дицинодонты разрывали почву в поисках корней, которые они перетирали ороговевшими краями челюстей. Некоторые дицинодонты были совсем небольшими животными, как, например, пермский дицинодонт или триасовый листрозавр (длина их тела не превышала одного метра). Но уже в начале триасового периода появляются такие растительноядные гиганты, как каннемейерия, общая длина тела которой достигала 3-х метров и более.
Звероящеры справедливо считаются прародителями всех млекопитающих. Новые преобразования шаг за шагом, как хорошо отлаженная программа, удаляли их от ящеров и приближали к зверям. Скелет у большинства позвоночных построен преимущественно из костной ткани. Движения группы подвижных органов формируются поведением сложной системы мышц, сухожилий и костей. Биомеханическая схема регулирования животного содержит как жесткие (внутренний скелет позвоночных, внешний хитиновый скелет членистоногих), так и гибкие участки. Последние работают прежде всего в сочленениях (в целом такая система образует кинематические цепи: совокупность звеньев при воздействии на которые остальные двигаются предписанным образом). Основой скелета живых организмов является прочный осевой стержень — хорда или позвоночник. Центральная нервная система имеет вид трубки, располагающейся обычно в канале, образованном верхними дугами позвонков над позвоночником. В голове она расширяется и усложняется, образуя головной мозг, защищенный черепной коробкой. Ритмические сокращения мышц сердца (пульсация) гонят кровь по артериям к голове (головному мозгу и органам дыхания). У большинства рыб сердце двухкамерное, у земноводных и высших позвоночных — трехкамерное и четырехкамерное.
Начало эволюции достаточно большой группы, по обыкновению представлено несколькими линиями, в каждой из которых своим чередом, со своими особенностями и со своей скоростью шло приспособление к новой среде или новому образу жизни. Органы чувств различают лишь несколько ситуаций, на которые живое существо должно реагировать по-разному. Нервная система была изначально довольно примитивна, а объем информации, который она передает ничтожен. Однако с течением времени органы чувств усложняются и поставляют все больше информации о внешнем мире, совершенствуется и двигательный аппарат. Это предъявляет все увеличивающиеся требования к пропускной способности нервной системы. Появляются специальные образования — нервные узлы, которые перерабатывают информацию, поступающую от органов чувств, в информацию, управляющую органами движения. Таким образом ключевые элементы нервной системы взяли у предыдущих поколений все лучшее: высокую надежность узловой иерархии, точность, локальность и быстроту возникновения реакций.
Сложная организация нервной системы и мозга позволяет пространственно отображать внешний мир на основе информации от чутких рецепторов. Впрочем у животных нет понятия о себе самом, это понятие не нужно для обработки массива данных, поступающего извне. Мозг таких высших организмов можно сравнить с зеркалом, которое отражает окружающую действительность, но само ни в чем не отражается (нервные волокна для передачи информации и нервные узлы для ее восприятия и преобразования). Постоянная фиксация опыта необходима различным мобильным образованиям, стремящимся доминировать в узкой нише жизненного пространства (среда их обитания несомненно обнаруживает целый ряд закономерностей — корреляции между прошлыми и будущими ситуациями). Когда поток информации укладывается в уже существующие модели, то для мозга нет необходимости менять модель и впечатления проскальзывают без всяких последствий. Но когда же опыт таков, что явно противоречит модели, то появляются новые ассоциации — модель усложняется. Поэтому мозг у высших организмов является хранилищем множества обобщенных ассоциаций. Мозг терапсид уже радикально отличается от мозга рептилий не только своим размером, но и строением.
Из оставшихся от тех времен приобретений существенно также и вторичное небо. Как известно, у пресмыкающихся носовые отверстия ведут в ротовую полость, что создает определенное неудобство. При питании этим животным трудно дышать. Уже у древнейших терапсид появляется зачаточная костная перегородка, отделяющая носовые отверстия от ротовой полости. Затем эта перегородка увеличивалась, пока у самых поздних звероящеров не разделила ротовую полость на две, собственно, ротовую и носовую. Это очень положительно сказалось на питании. Рептилиям сильно не повезло, они должны откусить кусок и быстро проглотить его, чтобы не задохнуться. Звероящеры (как впрочем и мы) могли, не торопясь, как следует разжевать ее, что увеличивает усвоение различных питательных веществ. Однако, у палеозойских рептилий зубы были приспособлены к отрезанию или откусыванию пищи и выполняли функцию лезвия. Для пережевывания требовались совсем другие зубы, так началась дифференциация всей зубной системы. Совершенствовался и челюстной аппарат: нижняя челюсть стала работать более эффективно, а количество костей в ней — заметно убавилось. Но безусловно удивительно и то, что кости, которые перестали входить в состав нижней челюсти, не просто исчезли. Они уменьшились в размере и сформировали уже совсем другой орган — орган слуха. Эти кости преобразовались в молоточек, наковальню и стремечко — слуховые кости, характерные для всех млекопитающих!
Образование носовой полости послужило толчком для развития обоняния. А вместе с развитием сенсорной системы в носовой полости появились дополнительные органы чувств, которые хорошо развиты у современных млекопитающих — усы-вибриссы. Их существование у терапсид убедительно доказывают некоторые палеонтологи. Усложнение органов чувств, в свою очередь, повлияло на развитие мозга. Получать и анализировать информацию из внешнего мира приходилось уже на более высоком уровне, а для этого необходимо было увеличение соответствующих долей головного мозга. Общее развитие способствовало более сложному поведению животного, что давало дополнительные преимущества в борьбе за существование.
Звероподобные ящеры развивались не в утробе матери, а, подобно всем рептилиям, в яйце. Новорожденный звероящер в большей степени нуждался в опеке родителей. Решалась эта проблема особенностью строения кожи терапсид, богатой железами. Все эти железы, скорее всего, изначально были потовые. Со временем некоторые из них стали вырабатывать секрет, обогащенный жирами и белками, который и явился прообразом молока млекопитающих. Тщательно изучив строение челюстных костей звероящеров, палеонтологи пришли к выводу, что у ряда терапсид были мягкие губы, которые необходимы для сосания молока. Со временем звероящеры настолько стали похожи на млекопитающих, что перепутать их по внешнему облику было очень легко (все известные однопроходные — это позднепермская фауна, сохранившая до нынешних дней многие признаки триасовых предков современных нам млекопитающих).
Однако происходящие события порой затмевают воображение. Согласно целому ряду данных некоторые тела солнечной системы образовались из материи вырванной из Солнца действием притяжения другой звезды, находящейся достаточно близко. Чередуя вечные пустыни мироздания звезды бороздят вселенские просторы влекомые к своей цели более или менее могучими силами. Небесные рубины, сапфиры или изумруды, то капли крови, как бы застывшие в холоде космического пространства, бледное сияние которых доходит до нас из неведомых бездн. Большие и малые созвездия, горящие в небесной выси, иногда переиначивают сложившийся рисунок участка неба, хотя общий вид множества небесных фигур и звездных сочетаний не изменился сколь-нибудь заметным образом с давних времен — так безмерно далеки от нас те миры. Среди них встречаются даже силуэты земных существ, в виде различных туманностей и небесных тел...
Грандиозная катастрофа, произошедшая в конце Перми, неформально именуемое как «Великое вымирание», названное — Пермским. В этот период истории Земли вымирание унесло до 88% всех существовавших тогда родов живых существ (96% морских видов и 70% видов наземных позвоночных). Произошедший катаклизм стал единственным известным массовым вымиранием насекомых, в результате которого вымерло около 57% биологических родов и 83% всего класса насекомых. Прекратилось образование рифов, до того распространенных по всем морям, а на суше — накопление угля, так как исчезли покрывавшие ее пышные леса из древовидных плаунов, папоротников и разнообразных древних голосеменных. Ввиду утраты такого количества и общего разнообразия биологических видов, восстановление биосферы заняло намного более длительный период времени по сравнению с другими катастрофами, ставшими причиной вымирания. Это одно из самых загадочных событий в развитии форм живого, геноцид невообразимого масштаба (сохранился лишь каждый двадцатый вид). Что могло вызвать такое невероятное истребление? Относительно недавно для науки это было темным пятном, но затем в изысканиях произошел прорыв, ответ был найден в Сибири.
Именно там ученые обнаружили следы той ужасной катастрофы в виде обширнейшей толщи базальтов, достигающей несколько километров (особо известен комплекс по реке Тунгуска и севернее). Тысячи и тысячи квадратных километров лавы получили название Сибирских траппов. Ни один обычный вулкан не способен произвести такое количество. Вместо этого магма изливается из расщелин и изломов в земной коре. Это явление называется «излияние базальта». Базальтовые лавовые поля в наше время покрывают территорию сопоставимую с Гренландией. Тепловые импульсы огромной силы образовали глубоко в недрах трещины с огнедышащими реками — мантийными струями. Восходящий поток медленно растекался в стороны, растягивая и разрывая местами литосферу, одновременно растаскивая расколотые плиты. Движущаяся лента «гигантского конвейера» увлекала их полурасплавленные части и опускала вниз. Извержение траппов в Сибири продолжалось сотни тысяч лет, производя миллионы кубических километров лавы на глубине более полутора километров. Из недр исторглось от 1 до 4 миллионов кубических километров вулканических материалов. Некогда дымящиеся базальтовые пласты ныне образуют характерный ступенчатый ландшафт, вымощенные будто гигантской брусчаткой поверхности — «мостовые гигантов».
Преобразования биосферы в целом складываются из ряда биотических факторов — круговорота ее отдельных компонентов. Известно, что в результате излияния базальтов частично в атмосфере повысилась концентрация углекислого и серосодержащего газов, вызвав смертоносный кислотный дождь. Температура резко упала, наступили сильные заморозки. Многие растения и животные погибли, но это было только начало. Огромное количество двуокиси углерода привело к периоду сильнейшей жары (углекислого газа в атмосфере стало в 5-6 раз больше, чем сейчас, а содержание кислорода, соответственно, уменьшилось до 12%). Разогрев атмосферы за счет парниковых газов явился причиной для перегрева верхних слоев океана и высвобождения миллиардов тон метана, до той поры скованного ледяными кристаллами на шельфе (газ этот быстро окисляется — забирая кислород из атмосферы и повышая температуру ее нижних слоев). Наземные животные сосредоточились по окраинам Пангеи и постепенно перемещались на ее южное антарктическое побережье, где было не слишком жарко. Падение содержания кислорода в атмосфере сделало жизнь в горах почти невозможной, и обитаемыми остались лишь небольшие наземные участки. В самых невыгодных условиях оказались и многие морские жители: большинство амфибий и рыб, а также известковые водоросли, кораллы и губки, исчезли целые отряды и классы. Тем не менее, сумели выжить различные формы пресмыкающихся, например птерозухии — предки динозавров, цинодонты — зверообразные ящеры, предки млекопитающих и листроозавры — их отдаленные родственники.
Все эти формы живого представляли собой лишь разрозненные остатки величественного и процветающего мира прежних времен. Разрушенный содержащими хлор выделениями озоновый слой пропускал губительное ультрафиолетовое излучение (нанося урон даже такому стойкому к невзгодам царству, как микроорганизмы), а сернокислотные дожди выжигали листву. Отдельные виды фауны пострадали не меньше, чем флора. Нескладные листроозавры уцелели потому что были приспособлены жить в норах, где уровень кислорода низок, а углекислого газа высок. У похожих чем-то на жука существ сформировались бочкообразная грудная клетка и довольно объемистые отделы черепа, связанные с дыханием, а массивные ребра ограждали увеличенные легкие позволяющие получать необходимый кислород. И когда другие виды животных стали задыхаться, листроозавры начали распространяться. В некоторых областях на их долю приходится до 90% всех окаменелых останков, образовавшихся после вымирания. На память о тех страшных событиях у всех млекопитающих осталась диафрагма. Этот орган помогал их легким интенсивнее дышать в обедненной кислородом среде. В следствии нарушения структуры жизненного пространства кризис на рубеже Перми и Триаса характерен смешанным типом доминантных сообществ и быстрой их сменой. Прежний уровень биоразнообразия на Земле восстановился только 60 миллионов лет спустя, к середине Юрского периода!
Жизнь естественно не стоит на месте. Природа постепенно затягивала шрамы, и на опустевшей планете начали восстанавливаться растительный и животный миры. Возрождалось былое разнообразие форм и в мировом океане. Однако до восстановления прежнего уровня кислорода было еще далеко. Климат в следствие парникового эффекта стал значительно теплее и влажнее. И по планете тяжелой поступью зашагали ее новые хозяева — великие и ужасные Динозавры (одни из немногих видов, которые пережили то вымирание). Эти условия привели к развитию у динозавров необычной дыхательной системы (в том числе и у гигантских зауроподов). В их организме диафрагма, вытесняющая воздух из легких и загоняющая его обратно, заменялась группой крепящихся к легким тонкостенных воздушных мешочков, действующих наподобие кузнечных мехов, разгоняющих воздух по всему разветвленному лабиринту из плоти и крови. Такая система делала этих рептилий более приспособленными к существованию в новых условиях, когда кислорода в воздухе было не больше 12%. Предкам же млекопитающих оставалось лишь жалкое существование в их тени…
|
