Миллионы лет назад на Земле

Едва ли миллиард лет прошел со времени возникновения Земли, когда, видимо, условия стали вполне подходящими для возникновения жизни. Появившись, жизнь всегда менялась. В различных районах Земли находят отпечатки первых многоклеточных организмов, следы их жизнедеятельности. Тысячи отпечатков, сотни форм... И для многих пока мы не можем даже определить, к какой из наиболее крупных групп, к какому типу животных принадлежали они. Может быть, это были совершенно особые группы, неизвестные из современных или из более поздних отложений?

Около 580-570 млн. лет назад наступает кембрийский период, особая эпоха в эволюции животного мира. В это время относительно быстро появляются многочисленные группы животных, имеющих скелет. Начинался скелет с отдельных пластинок, иголок из кальцита, кремнезема, видимо не составлявших сплошного крепкого скелета, а рассеянных в толще покровов животного. С начала кембрийского периода разнообразие скелетных организмов резко возрастает. Сейчас мы знаем, что с кембрия резко увеличивается число найденных остатков древних животных, отпечатков их скелетов, следовательно, возрастают и наши знания о жизни прошлых миллионолетий.

Жизнь появилась очень давно. Но три четверти истории Земли прошло до возникновения первых многоклеточных организмов. Девять десятых - до выхода на сушу первых четвероногих. Девятнадцать двадцатых - до появления млекопитающих. Самое большее одну двестидвадцатую этой истории занимает время человека - наше с вами время

Появились самые разнообразные жизненные формы - зарывавшиеся в грунт, сидевшие на мягком иле или на твердых скалах, в спокойных глубинах моря и в зоне яростного прибоя, активно плававшие в толще воды и пассивно переносимые течением. Пока не совсем ясно, что же послужило причиной этого взрыва разнообразия. Может быть, содержание кислорода в воде оказалось к этому времени достаточным для активно двигавшихся существ? В это время широко распространяются губки, брюхоногие моллюски, плеченогие (брахиоподы), одноклеточные фораминиферы и радиолярии, иглокожие и др. Особо важную роль в эволюции играли членистоногие, прежде всего похожие на гигантских мокриц трилобиты. Волны мелководных морей разбивались о рифы, образованные кубкообразными археоциатами и известковыми водорослями. Еще обширнее и богаче жизнь в периоде ордовик. Трилобиты "научились" сворачиваться, защищая твердым спинным панцирем мягкое брюшко. Как огромные торпеды, проносились на своих водометных двигателях гигантские стрелы головоногих моллюсков - наутилид. Дно покрывали сплошным ковром раковинки похожих на моллюсков брахиопод. Широко распространяются иглокожие - морские лилии (с длинными колючими лучами для улавливания пищи), ежи, реже - морские звезды. В пресных и слабосоленых, опресненных реками бассейнах стали появляться первые, примитивнейшие бесчелюстные - предки всех позвоночных. Долог и сложен путь их эволюции. Некоторые перешли к пассивному плаванию в толще воды, другие осели на дно и прикрепились к нему. Появились хордовые - небольшие, ютящиеся у дна плоские животные. Они заглатывали придонный ил и отфильтровывали из него питательные частицы, выпуская при этом воду через особые отверстия в стенках кишечника. Здесь же из воды извлекался и кислород, а по краям щелей возникли тонкие выросты - жабры. Постепенно тело некоторых из них оделось твердой броней костных пластинок. Это были очень оригинальные существа: сплюснутое округлое тело, спереди вечно открытое ротовое отверстие, сзади сильный гибкий движитель - хвост. Их название - бесчелюстные. Но вот из костных палочек-поддержек жабер возникли челюсти, а некоторые костные чешуйки, располагавшиеся в районе рта, превратились в челюстные зубы. Это был прекрасный аппарат для захватывания добычи! Мало кто из беспозвоночных мог активно противостоять бронированно-чешуйчатым, зубастым, гибким и маневренным примитивным рыбам. В силуре широко распространились панцирные, или пластинокожие, рыбы, вряд ли порадовавшие современного рыболова, если бы дожили до наших дней. Это были различные по величине бронированные чудовища, всю их переднюю часть тела, как у древних бесчелюстных, покрывал костный панцирь из толстых пластин, а панцирь головы был отдельный и сочленялся с туловищем, как шарниром. Наверное, тогда же появились и всем хорошо известные акулы и скаты (так сказать, "беспанцирный вариант"): хрящевой внутренний скелет и жесткая, покрытая костными зубами шкура. Акулы и до сих пор жадно пожирают все, что попадается им на зубы, а скаты похожими на булыжную мостовую зубами перетирают ракушки.

К концу силурийского периода, видимо, приурочено и важнейшее событие на суше - окончательное заселение примитивными растениями прибрежной полосы. С этого времени суша начала покрываться зеленой растительностью. В силурийском море было много брахиопод и примитивных моллюсков. Особенно важны для специалистов, изучающих отложения этого возраста, остатки граптолитов - оригинальных полухордовых животных, различные формы которых быстро сменяли друг друга на протяжении периода и исчезли к началу девона.

На границе силура и девона появились будущие хозяева морей - головоногие моллюски аммониты. Пляжи в то время, видимо, покрывали обломки прочных двухстворчатых раковинок брахиопод, во множестве сохранившиеся в известняках того возраста. Очень давно, видимо, во время формирования рыб как таковых, от них отделилась группа лопастеперых рыб. Они имели прочные длинные плавники с мясистым, снабженным внутренним скелетом основанием и хорошо развитым особым органом, позволявшим усваивать кислород прямо из воздуха - легкими. Судя по тому, что лопастеперые особенно часто сохранялись в отложениях мелких водоемов, легкие им были необходимы именно для жизни в мелких, теплых, бедных кислородом прибрежных районах. Они процветали в девоне, но быстро исчезли. И остались до наших дней только ушедшие на безопасные глубины моря кистеперые - целаканты да двоякодышащие рыбы - те самые, что и сейчас живут в тропических странах в очень бедных кислородом водоемах, иногда даже в совсем пересыхающих. При высыхании водоема они зарываются в грязь и погружаются в спячку. Эволюция рыб шла и другим путем, развивая у них сильные, мускулистые, с прочным скелетом внутри плавники, при помощи которых можно сохранять высокую маневренность даже на густо заросшем растениями мелководье, и легкие, прекрасно компенсировавшие недостаток кислорода в воде.

На суше в это время примитивнейшие первые растения уже сменились папоротниковыми, плауновыми, первыми голосеменными. А с ними появился богатейший набор наземных членистоногих - пауков, клещей, многоножек.

В каменноугольном периоде серьезно меняется состав морских беспозвоночных сообществ: появляются крупные брахиоподы, новые группы аммонитов. Особое внимание привлекают изменения на суше. Прежде всего очень расширилось кольцо растений по берегам водоемов. Мы увидели бы настоящие леса гигантских папоротниковых, плауновых, хвощовых. Правда, эти деревья стояли еще "по колено" в воде, но уже на многие метры возносили верхушки. Членистоногие стали очень многочисленны, а многие насекомые научились летать, и некоторые из них достигали весьма крупных размеров: представьте себе животное, похожее на стрекозу, летающее, резко взмахивая прозрачными крыльями размахом... почти в метр! Водные четвероногие, так называемые стегоцефалы, или "панцирноголовые", успешно теснили в воде своих предков - кистеперых. Иные активно, как крокодилы, охотились, иные лежали на дне, поджидая добычу. Ну а богатейшая наземная растительность, насекомые - неужели они не интересовали четвероногих? Еще как! Сейчас даже трудно сказать, сколько разнообразнейших стегоцефалов двинулось почти одновременно на сушу, осваивая амфибиотический образ жизни, достаточно хорошо чувствуя себя и в воде и на суше. Незначительная часть былого многообразия амфибий живет и сейчас. В первый период своей жизни (личиночный) они, как рыбы, дышат жабрами, живя в воде. Затем переходят к дыханию воздухом и выходят на сушу. А некоторые обходятся без легких, дыша через поверхность влажной кожи. Размножаются амфибии так же, как рыбы, откладывая икру в воду. Значит, во всем они связаны с водой. Но вот растения понемногу отходят все дальше от воды, за ними следует вкусная беспозвоночная добыча, а у воды все теснее (как говорят ученые, сильнее "конкурентный пресс"). Однако подальше отойти от воды - значит порвать с ней и в период размножения. И это сделали рептилии. Тут главное было одеться твердой чешуей, предохранявшей организм от высыхания, усовершенствовать легочный механизм дыхания, то есть приобрести подвижные ребра, ибо амфибии в основном дышали горловым мешком. А основное - в корне перестроить икринки, затем приобрести скорлупу, защищающую от высыхания, увеличить запас питательных веществ. Кроме того, надо было обзавестись особыми структурами, зародышевыми оболочками яйца, обеспечивавшими, как сейчас говорят, "комфортные условия" зародышу, независимо от того, как бы сухо и жарко ни было снаружи. Рептилии оказались активными, ловкими, подвижными животными, куда было до них гораздо менее активным амфибиям! И рептилии не только заняли свободные места на суше, но и успешно вернулись в воду, распространившись затем по всей Земле. Заметим, что рептилии и амфибии - это особый уровень организации четвероногих. Рептилийного уровня в разное время достигали различные группы потомков различных амфибий. Активный процесс выхода на сушу упорно продолжается и в пермское время. Видимо, очень уж лакомый кусок представляла собой уже весьма разнообразная жизнь пермских лесов, все дальше распространявшихся на водоразделы. Вот, к сожалению, именно в таких сухих местах очень редко сохраняются остатки животных. Так что мы гораздо лучше знаем, конечно, водные и приводные фауны тех времен - тех, кто жил в воде, или не успел еще далеко уйти от нее, или даже уже вновь спустился к водоему, например охотясь за водной добычей. Конец пермского периода - удивительнейшее время удивительнейших, иногда просто фантастических животных. Мелкие, гибкие, похожие на ящериц родственники черепах, гигантские "бегемоты", рогатые и безрогие, чешуйчатые и жабообразно-бородавчатые, жующие жесткие растения передними зубами или процеживающие воду, глотающие мелкие водоросли... Драконы с шипастым парусом на спине и бронированные гигантские лягушки. Но, наверное, самое странное мы бы увидели, заглянув в прибрежный лес того времени. Мыши, лисы, волки - какие-то странные звери. Это не мыши и не лисы, а примитивные предки млекопитающих - тероморфы.

К началу триасового периода основная масса драконообразных животных исчезает. В начале периода еще плавают крокодилообразные стегоцефалы. Юркие тероморфы (непосредственные предки млекопитающих) все так же ловят насекомых. Неуклюже жуют сочные корни их дальние родственники - дицинодонты, "двуклыковые", похожие на небольших бегемотов. Бегают первые примитивные ящерицы. Только во второй половине триаса полностью оформляется фауна, характерная для мезозойской эры - крокодилы, черепахи, первые динозавры, предки птиц, ящерицы, лягушки, первые млекопитающие. В триасовом море вряд ли бы мы сразу заметили особые отличия от пермского, но в действительности смена очень существенна, ведь это граница двух эр! Сохраняются все уже существовавшие группы беспозвоночных, но их состав резко меняется. Резко возрастает доля моллюсков - и двустворок, и брюхоногих, а в особенности головоногих (аммонитов).

Аммониты играли важнейшую роль и в морях следующего, юрского периода. Гигантские перламутровые раковины этих моллюсков, иногда величиной с колесо большого грузовика, блестели на песчаных пляжах очень многочисленных, но мелких морей. И на широкий теплый простор этих водоемов стали выходить гигантские водные рептилии - ихтиозавры, плезиозавры, плиозавры, огромные морские черепахи, крокодилы. На суше прежде всего обратили бы внимание на гигантских динозавров, неспешно жующих растения или охотящихся друг на друга. И пока еще незаметны мелкие млекопитающие и первые, неуклюжие птицы, ждущие своего часа. А ждать пришлось долго. В меловом периоде разнообразие динозавров даже возрастает, хотя таких гигантов, как юрские, уже нет. Но и девятиметровые хищные тираннозавры или рогатые трицератопсы (только череп их длиной до 3 м) произвели бы неизгладимое впечатление. А пейзаж в целом уже напоминал современный. Росли близкие родичи сосны и кедра, каштана, дуба и березы, летали птицы, шныряли мелкие млекопитающие и ящерицы... Гиганты аммониты в морях приобретали самые невероятные формы - прямые, как палки, изогнутые и даже завитые в клубок раковины, находим мы сейчас. Первые млекопитающие были насекомоядными и играли весьма существенную роль в фаунах мезозоя. Вряд ли так уж верно утверждать, что мезозой, особенно во второй его половине, был "эрой господства динозавров". Основную массу четвероногих тех времен составляли птицы, ящерицы и млекопитающие. И вот очередная постепенная перестройка в каких-то сложных цепях эволюции - и еще одна группа сходит со сцены жизни, на этот раз динозавры. Какой простор открылся для птиц и особенно для млекопитающих! Конечно, и эволюция млекопитающих не проходила гладко. Во-первых, сама группа зверей явно не была единой: их предками были несколько групп высших зверообразных рептилий - териодонтов (зверозубых), и сами млекопитающие произошли несколькими отдельными стволами. Некоторые из них вымерли, а остальные разделились на несколько основных ветвей. Например, от кого происходят китообразные: от какой-то из известных ветвей или совсем независимо?

Людей издавна привлекала интересная группа млекопитающих - приматы. Видимо, они происходили от каких-то примитивных насекомоядных и сначала жили в нижних ярусах леса. Позже некоторые группы перешли к полуназемной жизни, разыскивая пищу - различные плоды, корешки, мелких животных. Проблема формирования человека, его характерного морфологического типа, является одной из наиболее сложных и актуальных в палеонтологии. И исследования в этой области ведутся весьма успешно, но только очень мало находят остатков древних людей и их предков. Каждая новая находка является сенсацией в научном мире. По имеющимся материалам выстраивается весьма логичная цепочка от обезьяноподобных до нас с вами (по строению и, видимо, по образу жизни), но цепочка преимущественно морфологической эволюции, развития строения. Восстановление пути эволюции образа жизни много сложнее. Помните сравнение с работой Шерлока Холмса? А ведь именно сейчас как бы пригодилась занимательная кинолента постепенного перехода "почти - обезьян" в "уже - людей"! В каких обстоятельствах эти существа заменили звериные скорость, ловкость, чутье, клыки и когти на коллективизм, ум, орудия труда? Знаем хорошо только, что эти обстоятельства были очень сложные и тяжелые. Труд, труд, труд и еще раз труд, непрестанная борьба с очень неблагоприятными условиями, голодом и холодом.

К четвертичному периоду самые смышленые из человекообразных уже взяли в лапы (или уже руки?) камень, палку, крупную кость, отвоевывая себе дорогу "в люди". Сначала - еще не совсем человек, затем - уже почти человек все увереннее зашагал по планете. Суровые условия, царившие тогда в Европе, заставили его напрячь свои уже не столь малые умственные силы, использовать все свои умения. Гигантский ледник царил на севере. Он то надвигался, то таял, отступая, и с каждой новой волной суровых условий все более человеком становился первобытный наш предок. Мало плодов и съедобных корешков. Мало рыбы в холодных реках, текущих с ледника. Мало птиц в лесотундре. Холодно ночами. На мышах и леммингах не проживешь, а охотиться на гигантских оленей, шерстистых носорогов, мамонтов можно только коллективно и только с помощью хороших орудий. Необходим огонь...

Нередко ученым приходится говорить: "пока не знаем", "точно не установлено"... И это по многим проблемам в таких ключевых вопросах, как происхождение жизни, многоклеточности, разделение на животных и растения; происхождение многих основных групп беспозвоночных, позвоночных, растений; выход на сушу всех наземных групп. Ну что ж, недаром мы уже говорили о том, что палеонтология, такая древняя наука, удивительно молода. Многое нам известно, при этом большая часть открытий сделана за последние годы. Но сколько увлекательных проблем еще ждут своих исследователей!

Особенно сложна проблема появления новых групп и ее оборотная сторона - вымирание старых. Как появляются новые группы животных, растений? Мы много раз говорили о "революциях" в мире живого, когда появились принципиально новые группы, когда живые существа как бы выходили на новые рубежи. Такие процессы называют ароморфозами. Постепенно меняются физико-географические условия обитания, постепенно меняясь, приспосабливаются к новым условиям живые существа. По своей пластичности организмы приспосабливаются широко, шире, чем необходимо для условий обитания. В организме происходит перестройка, изменения которой могут оказаться более удобными для выхода в совершенно другую обстановку. Тогда группа совершает как бы скачок (конечно, в палеонтологическом смысле, он может длиться десятки миллионов лет) и получает в свое распоряжение новый, очень широкий диапазон жизненных условий. Например, до освоения четвероногими суши их предки еще в водной среде обитания накопили много важных черт строения, облегчивших им выход на сушу: внутренний скелет, лапы, легкие... Что же, на такой базе можно было смело идти дальше, преобразуя аппарат вентиляции легких, механизмы, обеспечивающие развитие зародыша. Завоевав возможность освоить новый тип среды обитания, группа организмов начинает широко приспосабливаться к различным вариантам внутри этой среды, появляются новые формы, сначала слабо отличающиеся друг от друга, постепенно усиливающие различия, повышающие разнообразие внутри группы и расхождение между родственными формами - эти явления называются адаптивной радиацией (адаптация - приспособление). Ароморфоз (резкий выход на новый уровень) и адаптивная радиация (широкое распространение на этом уровне с небольшими отличиями) и составляют процесс эволюции. Так появляются новые группы, и предки сменяются потомками - старые группы превращаются в новые или просто вытесняются из обжитых местообитаний более удачливыми пришельцами. Кто-то оказывается недостаточно гибким, чтобы приспособиться к новым условиям или к новым соседям... И это не значит, что выжившие, вытеснившие были как-то более совершенными, нет, просто ход случайных в целом для живых существ физико-географических процессов оказался благоприятным для одних и роковым для других. Кто знает, как выглядели бы мы с вами, если бы обусловленная космическими причинами последовательность изменения геолого-климатических условий на Земле была бы иной! И еще несколько слов о проблеме вымирания. Часто любят писать о "загадке вымирания динозавров". Но как раз палеогерпетологи, изучающие ископаемых рептилий, не видят в этом вопросе никакой сенсационности. Динозавры - сборное наименование крупных представителей нескольких ветвей особой группы рептилий. С конца перми до конца мела появлялись и исчезали разнообразнейшие представители этой многочисленной группы, замещая друг друга, а то и замещаясь представителями других групп (птицами, например). А когда условия обитания не менялись, то и замещать не требовалось - такая группа рептилий (например, крокодилы) живут с конца триасового периода. Так что проблема сводится к причинам исчезновения нескольких не очень разнообразных и богатых видами групп крупных динозавров, даже, скорее всего, в разное время в разных местах Земли. А поиски каких-то фантастических глобальных причин их вымирания выглядят нелепо.

Чем дальше в глубь времен мы удаляемся, тем больше необычного узнаем мы о жизни на планете. И даже сам облик Земли, вид на нее из космоса также отличался от современного. На протяжении сотен миллионов и миллиардов лет воздвигались и разрушались горы, наступали и отступали моря. Даже расположение материков могло быть иным. Еще в 1912 г. немецкий геолог А. Вегенер высказал гипотезу о том, что материки древней Земли когда-то располагались не так, как сейчас, а затем медленно, в течение сотен миллионов лет, плыли по маршрутам, определявшимся сложнейшими процессами в глубинах Земли, на свои современные места. Долгое время эта гипотеза не имела особого успеха, однако сейчас появились новые взгляды на строение верхних зон земной коры. И на современном научном уровне начинает жить старая гипотеза. Большинство геологов сейчас в целом согласно с тем, что материки меняли свое положение на протяжении миллионов лет. Спор идет в основном о том, какие процессы вызывают движение и по каким маршрутам оно происходит.

По наиболее принятым сейчас взглядам, до конца триасового периода существовал единый гигантский сверхматерик Пангея. Позже начался его распад, и различные обломки передвигались по разным направлениям, пока не заняли то положение, которое мы все привыкли видеть на глобусе. Какие же факты дает геологам палеонтология в этой области? Очень интересные. Изучая ископаемые природные сообщества, палеонтологи иногда сталкиваются с интересным явлением: близкородственные сообщества оказываются далеко разобщенными в пространствах современных морей или материков. И часто никак нельзя предполагать существование между областями их распространения водных или сухопутных мостов, по которым расселялись животные или растения. Приходится предполагать непосредственный контакт фаун, а следовательно, областей их обитания. Фауны или флоры явно одного климатического пояса оказываются сейчас на совершенно различных широтах, например в Африке и Гренландии. Геологи умеют сложными методами определять палеошироты - градусы широты, на которых когда-то располагалась та или иная местность. И, надо сказать, совпадения широтных поясов геологов и фаунистических полос палеонтологов иногда полностью совпадают. При этом ископаемые пояса бывают не сплошные, как сейчас, а с разрывами на границах материков. И только на палеокартах, построенных с учетом иного расположения материков (как было в прошлые эпохи), оказываются сплошными и параллельными друг другу, как им и надлежит быть. Зная все это, не надо удивляться, если где-либо придется встретиться со странным на первый взгляд утверждением, что одни и те же ископаемые животные найдены, например, в Африке и Антарктиде.

Так постепенно разбегались огромные осколки первичного сверхматерика Пангеи