История Земли - Ричард Флинт

в-шестых, центрального управляющего устройства - мозга, соединенного с мускулами нервной системой.

Если мы добавим к этому списку седьмой пункт - удлиненную, обтекаемую форму тела, служащую для уменьшения трения при движении в толще воды, то становится понятно, что получившийся в результате организм в основном подобен рыбе.

Конечно, не все эти усовершенствования появились сразу. Они развивались в течение десятков, если не сотен миллионов лет. Ни одно из них не было чем-то совершенно новым. Все они представляли собой дальнейшее развитие или видоизменение уже существовавших свойств.

Рыбообразная форма тела была наиболее удачной для жизни в море. Позднее эта же конструкция послужила основой для формирования тела наземных животных.

Условия обитания организмов в море

Нетрудно представить себе, что древнейшие животные должны были развиваться во множество видов, потому что океан далеко не однообразен. В нем можно выделить множество различных видов среды, в которых происходит (путем естественного отбора) формирование организмов, характеризующихся многообразием форм и специализаций. Миллиард лет назад в океане, как и сейчас, животные могли плавать на поверхности воды или вблизи нее, могли населять холодное темное дно и толщу воды между дном и поверхностью. На мелководье вблизи берегов, как и сейчас, условия жизни различались в зависимости от температуры, вида коренных пород или рыхлых отложений, слагающих дно, интенсивности перемешивания воды волнами или течениями. Каждое даже самое небольшое отличие условий среды оказывало влияние на организмы путем естественного отбора. Морские животные приобретали специализацию в соответствии с условиями жизни. Некоторые из них были растительноядными, поедавшими морские растения, другие - плотоядными, питавшимися другими животными. Часть из них представляла собой так называемых "мусорщиков" и поедала трупы животных. Другие были хищниками, пожиравшими живую добычу, Несомненно, что уже тогда, в эти древние времена, мелководные моря были оживленными местами; их многочисленные обитатели занимались поисками пищи, спасались от хищников, поедали других животных или сами становились добычей.

Фото 29. Реконструкция облика дна кембрийского моря. Г - голотурии, М - медузы, ГБ - губки, Т - трилобиты. Размер трилобитов - 5-7,5см

Некоторое представление о том, как выглядело дно мелкого моря в кембрийское время, дает фото 29. Среди колышущихся морских водорослей находится колония ветвистых губок, напоминающих капусту, голотурии, парашютовидные медузы, а также вымершие ныне организмы, родственные современным ракообразным, - трилобиты. Эта группа живых существ была очень точно воссоздана благодаря тому, что их остатки хорошо сохранились. В одном из районов Британской Колумбии, в самом сердце Скалистых гор Канады, один геолог почти случайно нашел небольшие ископаемые остатки в слое черных сланцев. Осторожно раскопав этот слой, ему удалось найти остатки беспозвоночных среднего кембрийского периода, принадлежавшие к 130 видам; конечности и даже усики животных сохранились до мельчайших деталей (фото 30); они были превращены в уголь, как та рыба, которую мы видели на фото 15. Эта находка представляется исключительной, так как обычно все съедобные части тел мертвых животных на морском дне почти неизбежно уничтожаются трупоядными организмами. В данном случае отложение происходило на дне моря, к которому был прегражден доступ воды, содержащей кислород. В придонных слоях воды, лишенных кислорода, не могли жить какие-либо организмы, кроме некоторых бактерий. Находившиеся здесь организмы погибли, и их тела были погребены на дне, в слое тонкого черного ила. Так как трупоядные организмы тоже не могут существовать без кислорода, то эти тела сохранились до мельчайших деталей, Бескислородные области существуют в морях и океанах и теперь; одна из них находится в Черном море.

Фото 30. Два ископаемых трилобита (вида Olenoides seratus) в кембрийских черных сланцах Британской Колумбии. Сохранились не только усики, но даже длинные отростки на хвосте

Среди 130 видов животных, извлеченных из этого черного сланца, совсем нет плеченогих моллюсков, несмотря на то, что около одной трети кембрийских видов на всей Земле составляли плеченогие. Отсутствие этих животных вряд ли было случайным, Мы вправе предположить, что это связано с местными условиями среды. Плеченогие, которые жили, прикрепляясь к грунту, не обладали подвижностью и не могли плавать. Таким образом, они не могли жить на илистом дне, и, кроме того, они были настолько тяжелы, что не могли быть занесены в эту мертвую зону течениями.

То обстоятельство, что на этом небольшом участке морского дна создались условия, благодаря которым сохранились многие ископаемые организмы, необычайно обогатило наши знания о степени развития, достигнутой морскими беспозвоночными в кембрийскую эпоху. Степень этого развития оказалась довольно высокой. Видовой состав кембрийских беспозвоночных резко отличался от современного. Остатки, собранные в кембрийских слоях, содержат в среднем около 60% трилобитов, 30% плеченогих (фото 4) и только 10% других видов. Сейчас трилобиты вымерли, плеченогие обитают лишь на небольших участках океана, а преобладают именно "другие виды".

Участок морского дна, изображенный на фото 29, может показаться перенаселенным. Но он не более перенаселен, чем современные коралловые рифы, как может увидеть каждый, кто ныряет с аквалангом. Отбор образцов и подсчет количества ископаемых остатков с каждой единицы объема осадочных пород показывает, что морское дно было повсюду густо населено, возможно, уже задолго до кембрийского времени. Живые существа стараются заполнить все доступное пространство, и если коренные обитатели вытесняются откуда-либо пришлыми организмами, то последние затем также густо заселяют это пространство.

Раковины и скелеты

Следует отметить одну особенность обстановки, изображенной на фото 29, - присутствие животных, обладающих раковинами и скелетами. Эти приспособления оказали заметное влияние на ход эволюции. Губки имели кремниевые скелеты, а некоторые микроскопические плавающие животные и растения, не показанные на этом рисунке, обладали раковинами из того же материала. В панцирях трилобитов слои фосфата кальция перемежались прослойками хитина - соединения азота, обнаруженного также в ногтях человека; структура панциря напоминала лист фанеры. Большинство многочисленных плеченогих моллюсков и других животных, не изображенных на фото 29, обладали раковинами из карбоната кальция. Раковины - это твердые части тела, которые обычно сохраняются в ископаемом состоянии. Они представляют собой наружный скелет, броню, которая выполняет полезную для животного функцию. Более ранние морские животные имели мягкое тело, у них не было твердых частей, которые могли бы сохраняться. И однако, здесь, в кембрийском море, более полумиллиарда лет назад уже были животные, которые успели обзавестись раковинами трех различных типов.

Рис. 40. Основные группы морских беспозвоночных и их положение на геологической шкале. Пунктирными линиями показаны вероятные эволюционные связи между некоторыми группами

Палеонтологическая летопись дает нам слишком мало данных, чтобы судить о том, как у морских животных появились твердые части тела, и нам приходится полагаться на теоретические рассуждения. Например, мы можем представить себе, что раковины, состоящие из карбоната кальция, образовались следующим путем. Ионы кальция присутствуют в морской воде и в большей части пищи морских животных. Поэтому кальций мог проникать в тело животного. Большая часть его выводилась из организма, но некоторое количество (зависящее от биохимических особенностей животного) могло оставаться внутри тела или на его поверхности и накапливаться, образуя своего рода затвердение. На морском дне, изобилующем хищниками, вероятно, было безопаснее иметь броню, и эволюция способствовала развитию этих затвердений. В результате постепенно образовались скелеты и раковины. Так это происходило или иначе, но процесс отвердевания частей тела морских животных шел параллельно с процессом развития сосудистой системы у наземных растений.

В течение 60 миллионов лет, или около этого, кембрийского периода беспозвоночные с наружным скелетом, имеющим форму раковины, были наиболее сложным видом организмов. Высшие организмы с внутренним скелетом, каким обладают позвоночные животные, в это время еще не появились.

Краткий обзор эволюции беспозвоночных

Почти все основные группы морских беспозвоночных присутствуют в виде ископаемых в кембрийских слоях. Большая часть из них существует (в измененном виде) и в наши дни. Все данные о развитии этих групп сведены воедино на рисунке 40, В каждой группе происходили определенные эволюционные изменения, но в основном эти изменения были не так резко выражены, как у наземных животных. В большинстве случаев это определяется тем, что в море природные условия менялись в более узких пределах, чем на суше. Тем не менее мы не должны забывать, что корреляция пластов и составление геохронологической шкалы (табл. 1) стали возможны главным образом благодаря наличию различающихся и сходных черт, развивавшихся в процессе эволюции у морских беспозвоночных.