История Земли - Ричард Флинт

Не удивительно, что эти насекомые, только недавно вышедшие из моря и пока еще бескрылые, постепенно приобрели крылья и перешли к воздушному образу жизни. Для мелких живых существ полет в воздухе давал наилучшие возможности спасаться от врагов (от других насекомых, потому что птицы появились только спустя 200 миллионов лет или даже позднее) и преследовать добычу. Необходимо признать, что их образ действия оказался успешным, если под успехом понимать способность заселять территорию и размножаться; доказательством этого служит то обстоятельство, что сейчас число видов насекомых втрое превышает число видов всех остальных групп. Большинство видов насекомых летающие.

После того как насекомые поднялись в воздух и приспособились к различным возможным вариантам жизни в воздухе, потребность их в дальнейших изменениях стала ослабевать и ход эволюции замедлился. В начале кайнозоя, после почти 250 миллионов лет развития, многие виды насекомых были уже очень близки к современным. На фото 36 мы видим ископаемое насекомое, которое сохранилось в тонкозернистых отложениях, образовавшихся на дне озера в Центральном Колорадо около 30 миллионов лет назад. Это Glossina, относящаяся к тому же роду, что и современная муха це-це (переносчик сонной болезни), хотя и не к тому же виду. Таким образом, по крайней мере у этого насекомого эволюция происходила довольно медленно.

Фото 36. Ископаемая Glossina (муха це-це) из озерных олигоценовых отложений. Рядом с ней - ископаемый лист дерева, родственного современным березам

Происхождение рыб

Выше мы описывали особенности формы и строения тела животных, подобных рыбам. И все же остатков организмов, которые могли быть предшественниками рыб, не было обнаружено. Наиболее обоснованное предположение (хотя это всего лишь предположение) состоит в том, что объектом нашего поиска является предок современных морских ежей и звезд, имевших продолговатое мягкое тело, лишенное скелета, не имевший глаз, но обладавший бесчелюстным ртом для всасывания частиц пищи из придонного ила. Одним из оснований для такого предположения послужил вид всех остатков ископаемых рыб, принадлежащих к более ранней эпохе, - силуру (в ордовикских слоях были найдены только костные пластинки). Остатки свидетельствуют о том, что рыбы имели бесчелюстные сосущие рты и не имели плавников. Их тела были одеты довольно гибким покровом из костяных чешуек, а то, что их остатки были обнаружены в отложениях рек и озер, но не морей, доказывает факт переселения этих примитивных рыб вслед за водорослями из морей в реки и озера. На основании указанных фактов можно сделать два заключения. Во-первых, удлиненное тело могло развиться, приспосабливаясь к условиям постоянных речных потоков. Во-вторых, довольно грубые пластинки костяной брони служили не для защиты от хищников (которыми в это время могли быть "морские скорпионы"), а в качестве оболочки, препятствовавшей избыточному проникновению пресной воды через поры внутрь тела. Такая оболочка, вероятно, была необходима для животного, предки которого всегда жили в соленой воде и у которого химизм тела был приспособлен к соленой воде.

Таким образом, девонские ископаемые включают морских рыб с челюстями, развившимися из одной из жаберных дуг; они принадлежат к нескольким видам, и самой замечательной из них была хищная рыба из рода Dinictis ("ужасная рыба"), у которой длина тела достигала 9 метров (фото 37). Акулы, изображенные на этом рисунке, обладали хрящевым скелетом, как и современные акулы. Но у Dinictis строение несколько другое, и в ее ископаемом скелете отмечается присутствие кальция. По пути эволюции в этом направлении пошли костистые рыбы, которые также в девонское время развились из более примитивных пресноводных предков. Их скелеты полностью состояли из карбоната кальция и поэтому были более прочными и жесткими. Плавники у них были приспособлены для более быстрого движения в воде, увеличилась и обтекаемость тела. Такие преимущества обеспечили им господствующее положение среди рыб, которое они сохраняют и до сих пор. Мы можем считать их эволюцию успешной, потому что они дали большое количество видов и стали более многочисленными, чем любая другая группа. Но так как почти все эти рыбы продолжали обитать почти исключительно в море, то с точки зрения общего хода эволюции они не получили в дальнейшем стимулов к развитию, как это случилось с вышедшими на сушу животными.

Фото 37. Dinictis, панцирная хищная рыба длиной девять метров, преследующая акул в мелководном девонском море. Во рту у нее вместо зубов выступают заостренные зубчатые края верхней и нижней челюстей

Переход к наземной жизни

В последней фразе мы сказали "почти все". Исключение составляла одна неприметная группа костистых рыб, которая продолжала оставаться в пресных водах и, таким образом, по существу, находилась на полпути к суше. В результате эти рыбы имели гораздо более интересную историю развцтия, чем их родственники, обитавшие в море. Им пришлось приспосабливаться к изменяющимся условиям жизни на суше, они прошли такой же путь, который до них прошли растения, а затем насекомые, и сумели "порвать" с водной, даже пресноводной, средой и полностью выйти на сушу. Именно они стали предками всех наземных позвоночных животных, в том числе, в конечном счете, и человека.

Эти пресноводные представители группы костистых рыб послужили посредниками, через которых человек получил костный скелет, надежно ему служащий. В своих основных чертах скелет, подобный человеческому скелету, развился еще у палеозойских рыб. Рыбы передали нам и основные черты нашего дыхательного аппарата. Произошло это благодаря особенностям наших предков - пресноводных рыб, одной из загадочных групп кистеперых рыб, потомками которых являются современные кистеперые рыбы - целаканты (фото 10). По другой линии развития они явились также предками современных двоякодышащих рыб, которые в наше время обитают в реках сухих областей южного полушария; они имеют вспомогательное легкое, развившееся из плавательного пузыря, с помощью которого могут получать кислород из воздуха. С наступлением сухого сезона двоякодышащие рыбы закапываются в ил на дне речки, образуя подобие кокона, покрытого изнутри слизью. Свернувшись в этом коконе, рыбы впадают в спячку. При этом скорость жизненных процессов составляет лишь Ю % от нормальной во время влажного сезона. При наступлении дождей ил размягчается, рыба высвобождается из кокона и уплывает.

Кистеперые рыбы девонского времени имели легкие того же типа. Вначале следует отметить, что в девонских речных отложениях были найдены скелеты Ichthyostega, о чем мы уже упоминали в восьмой главе. Эта рыба принадлежала к амфибиям - группе, название которой означает "ведущие двойную жизнь", то есть частично на суше и частично в воде. К этой группе принадлежат современные саламандры и лягушки. При сравнении амфибии Ichthyostega с девонской кистеперой рыбой видно (рис. 41), что обе эти группы поразительно близки между собой по размерам, форме и строению; особенно велико сходство в строении плавников рыбы и ног амфибии. Еще раз посмотрев на рисунок 31, мы можем провести такое же сравнение между девонской рыбой (кистеперой) и изображенной рядом с ней амфибией. Очевидной, хотя и менее важной, чертой сходства является то обстоятельство, что и у рыбы, и у амфибии голова покрыта броней из костяных пластин. В целом сравнение не оставляет сомнений в том, что девонские амфибии развились из девонских кистеперых рыб.

Рис. 41. Два этапа превращения рыб в наземных позвоночных. А. Девонская кистеперая рыба с примитивным легким. Б. Девонская амфибия Ichthyostega длиной около 90 см. Обратите внимание на лапы с пальцами, все еще соединенными перепонкой, как плавники

Безусловно, эти перемены стали возможны благодаря добавочному легкому и особому устройству плавника. Но что явилось толчком к появлению таких перемен? Для объяснения были предложены две правдоподобные гипотезы. Согласно первой, основанной на аналогии с современными двоякодышащими рыбами, причиной явилось изменение климата и появление резко выраженных сухих сезонов, когда реки превращались в разобщенные мелкие водоемы. Оставшись на сухом месте, кистеперая рыба была вынуждена использовать свои необычные плавники для того, чтобы с их помощью перетащить свое тело к ближайшему сохранившемуся водоему, в это время она дышала своим примитивным легким. Экземпляры с менее эффективными плавниками или легкими, или и тем и другим, не могли попасть в соседний водоем и "отбраковывались". Выживали только обладатели наиболее эффективных приспособлений. С течением времени некоторые из выживших рыб стали амфибиями.

Другая гипотеза предполагает, что причиной выхода кисте-перых рыб на сушу явилось не высыхание водоемов, а стремление рыб спастись на мелководье от хищников, которых было множество на более глубоких местах. Там они использовали свои плавники сначала для поддержки тела, а затем и для перемещения. Когда в результате естественного отбора плавники достаточно окрепли, рыбы смогли выползать на соседние участки суши, где в девонское время им еще не угрожали хищники и где могло завершиться превращение плавников в примитивные ноги.