История Земли

Фото 16. Отпечаток листа платана в эоценовых алевролитах, штат Юта. Сам лист разрушен; темный цвет объясняется наличием минерального вещества, отложенного грунтовыми водами во время превращения первичного осадка в горную породу

Редкая разновидность отпечатка была обнаружена в слое базальта - лавовом лотоке олигоценового или миоценового возраста - около города Каули, штат Вашингтон. Двадцать-двадцать пять миллионов лет назад на пути этого потока, наступавшего на мелководное озеро, оказался лежавший на боку труп носорога длиной более двух метров; труп был заключен в лаву, которая в воде остыла настолько быстро, что не разрушила органических тканей. Таким же образом лава залила и росшие поблизости деревья.

Открытые в 1935 г. остатки носорога представляли собой небольшую полость в теле лавового потока, имевшую форму раздувшегося трупа носорога (рис. 33); в этой полости находились челюсть, зубы и другие кости животного. Для изучения формы тела носорога был сделан гипсовый слепок полости.

Рис. 33. Реконструкция позы трупа ископаемого носорога (Вашингтон). (Пояснение дано в тексте.)

Еще один вид ископаемых остатков, никогда не содержавших органического вещества, - это отпечатки следов (фото 17). Из них сохраняются только те следы, которые были перекрыты тонкими отложениями, прежде чем их успела разрушить эрозия. Иногда даже крохотные следы мелких насекомых (фото 18), а также отпечатки дождевых капель сохраняются очень отчетливо. Такие отпечатки не просто редкость. Они содержат информацию о размере животного, длине конечностей, наличии когтей, копыт и т.д., а также о том, как передвигалось это животное - шагами, бегом иди прыжками. Другой, на первый взгляд странный, но надежный источник сведений - это окаменевшие экскременты животных. Изучение их тонких срезов под микроскопом помогает определить, какую пищу употребляли животные, и неопровержимо свидетельствует о том, что некоторые из них были каннибалами. Они питались животными того же вида.

Фото 17. Цепочки следов, в большинстве длиной 25-45 см, оставленных динозаврами на поверхности напластования триасовых песчаников. Государственный заповедник динозавров, Коннектикут. Более 200 миллионов лет назад этот песчаник был песчаным аллювием. Стрелками указаны гораздо более мелкие следы, возможно, принадлежащие животному, изображенному на рис. 47

Таковы основные способы образования и консервации ископаемых остатков - глубокое промерзание тел, окаменение костей и раковин, естественные отливки, отпечатки следов; всем им сопутствует захоронение тем или иным способом, обычно очень быстрое (фото 19).

Фото 18. Следы насекомых и птиц в алевролитах, оставленные около 45 миллионов лет назад на побережье эоценового озера в штате Юта

Реконструкция. Для того чтобы ископаемые остатки могли по-настоящему изучать специалисты, они должны быть реконструированы. Некоторые ископаемые, особенно морские беспозвоночные (двустворчатые моллюски, улитки, устрицы), почти не требуют реконструкции, кроме разве подбора соответствующих друг другу створок раковины. Но реконструкция ископаемого позвоночного животного - задача гораздо более сложная. Чаще всего отдельные кости оказываются сдвинутыми или разбросанными. Прежде чем собирать их, каждую кость нумеруют (или помечают как-то иначе) и тщательно фотографируют в том положении, в каком она была найдена. Затем, уже в лаборатории, они очищаются от вмещающей породы и подбираются по порядку специалистом, знающим анатомию.

Фото 19. Палеонтологи откапывают кости огромного динозавра диплодока в юрских песчаниках во впадине Бигхорн, Вайоминг

Восстановление скелета вымершего животного основывается на общих анатомических закономерностях, но реконструкция мягких тканей, кожи и шерсти не может быть совершенно точной, потому что она может осуществляться только по аналогии с ныне живущими родственными видами. Хотя о различных, менее очевидных анатомических подробностях можно только догадываться, все же ископаемые остатки рассказывают нам гораздо больше, чем это кажется с первого взгляда. Остатки наземных животных включают не только кости, зубы, рога и пластинки панциря, но также превосходные отпечатки шкуры и следы, сохранившиеся до мельчайших подробностей. В некоторых случаях можно судить об умственных способностях животного по форме и величине гипсовой отливки внутричерепной полости, содержавшей мозг. Конфигурация черепа позволяет также судить об органах чувств - зрения, слуха, обоняния - и предположить, могло ли это животное издавать звуки. Иногда ископаемые кости сохраняют даже следы болезней животного. При восстановлении облика вымерших млекопитающих, живших во время последнего оледенения, современным ученым приходят на помощь художники каменного века, которые оставили на стенах пещер изображения животных (на которых они охотились) в том виде, в каком они их наблюдали (рис. 34).

Рис. 34. Точное изображение вымерших млекопитающих ледниковой эпохи, сделанное художниками позднего каменного века. Вверху шерстистый носорог. Внизу найденное в Западной Франции изображение нападающего мамонта, вырезанное на куске клыка 10 000-16 000 лет назад. Художник не вырезал до конца клыки, хобот и передние ноги

Классификация

Вид. Классификация живых существ берет начало в весьма отдаленных временах, когда считалось, что каждая разновидность была создана отдельно. Позже, когда был понят процесс эволюции, классификация стала еще более необходимой, так как к этому времени уже было открыто множество организмов, которые должны были быть систематизированы в целях изучения, и число их непрерывно возрастало. Без систематической классификации ископаемые были бы бесполезны, как большая библиотека без каталога.

Основная единица в классификации - вид, группа организмов, которые могут скрещиваться между собой, но не с особями из других групп и обладают общими для целой группы особенностями формы и строения. У ныне живущих организмов в основу выделения вида может быть положена возможность к взаимному оплодотворению. Для вымерших организмов, к которым относится большинство известных ископаемых, виды могут устанавливаться только по аналогии с существующими группами организмов или по особенностям формы и строения.

Вид образуется только потому, что члены этого вида каким-либо образом были изолированы в отношении размножения от соседних популяций, так что гены этого вида не могли смешиваться с другими. Если эта изоляция продолжалась довольно долго, то эти гены становились несовместимыми с генами соседних групп. С этого момента изолированная группа становится видом по определению. С другой стороны, если члены группы не были изолированы, то они могли свободно скрещиваться с членами соседних групп, и тогда со временем отличительные признаки этой группы должны исчезнуть. В ходе истории Земли геологические процессы постоянно вызывали изменения условий, создавая при этом различные типы изоляции. Поэтому вполне понятно, что почти столько же времени, сколько существует жизнь, должны существовать и виды. Но благодаря медленным геологическим изменениям, протекающим непрерывно, одни виды вымирают, а другие перемещаются, изолируются и дают начало новым видам.

Подтверждение этого процесса было найдено в меловых породах, слагающих обрывы английского побережья, обращенные к проливу Ла-Манш. Мел - это белая осадочная порода, состоящая главным образом из миллионов микроскопических раковин, образованных из кальцита. Он накапливался на морском дне в течение части мелового периода. Кроме этих крошечных раковин, мел содержит многочисленные остатки морских ежей вида Micraster. Большое количество их было найдено в пласте мела толщиной не менее 150 метров, который отлагался в течение 4 миллионов лет. Морские ежи в основании пласта сильно отличаются от найденных в верхней части, причем это изменение происходит постепенно. Морские ежи из нижних горизонтов составляют одну группу видов, в то время как найденные в верхней части принадлежат к совершенно другим видам, развившимся путем эволюции из первых.

Этот постепенный переход показывает трудности проведения границ между ископаемыми видами, для которых возможность скрещивания не может быть проверена. Поэтому, как мы уже отмечали, ископаемые виды определяются на основе сходства формы и строения.

Каталог Линнея. В середине XVIII в., за сто лет до того, как идея эволюции получила общее признание, швед Карл фон Линне (Линней), который писал по-латыни и подписывался Linnaeus, потратил многие годы на составление каталога живых организмов. Он классифицировал растения и животных по их очевидным анатомическим свойствам. Как и другие ученые в это время, Линней считал разнообразные живые организмы однажды сотворенными и затем более не изменявшимися. Данная статическая концепция представляет в настоящее время лишь исторический интерес, но каталог Линнея имеет все же большую научную ценность, представляя собой первичную основу современной классификации организмов. В своей основе он не подвергся изменениям, за исключением деталей, и кроме того, он написан по-латыни, на этом почти универсальном языке ученых. Название каждого вида организмов состоит в этом каталоге из двух слов. Первое слово обозначает более широкое понятие - род, второе, более узкое - вид. Например, Homo sapiens (человек разумный), Pinus strobus (белая сосна), Felis domesticus (кошка домашняя), Felis leo (лев), Felis tigris (тигр), Felis pardus (леопард).

Все более крупные подразделения последовательно накладываются на категории, использованные Линнеем. Так, два или более родственных видов образуют род, два или более родственных родов образуют семейство, два или более семейств - отряд, два или более отрядов - класс, два или более классов - тип. Два или более типов составляют царство, наиболее крупную категорию, так как три царства включают соответственно все одноклеточные организмы, растения и животных.

Современная классификация. Для наших целей нам нет необходимости давать в этой книге полную детальную классификацию организмов. Поэтому мы исключаем одноклеточные организмы и даем нашу сокращенную классификацию животных и растений соответственно в таблицах 3А и 3Б.