История Земли

Глава двенадцатая. Беспозвоночные и рыбы

Основы истории развития животных

Геологическая история развития растений дает хорошую основу для изучения истории животных благодаря тесным био" мическим связям этих двух групп организмов: растения ом спечивают животных пищей и свободным кислородом, а животные поставляют необходимый растениям углекислый га Это взаимоотношение позволяет считать, что обе группы oрганизмов развивались более или менее параллельно. В предыдущей главе мы прочли, что эволюция некоторых животнш происходила под влиянием определенных видов растений и что всем этим управляли процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли.

Наше исследование истории развития животных, как и истории растений, основывается на данных изучения ископаемых остатков. Но летопись ископаемых остатков животных имея много пробелов, и пока не будут найдены руководящие ископаемые, мы вынуждены заполнять эти пробелы умозрительным! рассуждениями. По мере того как мы обнаруживаем и изучает все новые ископаемые остатки, некоторые из построений предыдущих лет подтверждаются и становятся доказанными истинами, другие оказываются неверными и заменяются положениями, более соответствующими фактам.

Развитие растительного и животного мира

Как мы уже говорили, между животными и растениями существует коренное различие, возникшее с самых первых шага развития жизни на Земле. Это различие заключается в способе питания. Растение нуждается в основном в углекислом газе и солнечном свете, с помощью которых оно путем фотосинтеза вырабатывает органические вещества, служащие ему пищей и образующие ткани его тела. Животные, как одноклеточные, так и многоклеточные, используют в пищу ткани других организмов: или растений, или вторично других животных. Кроме того, они дышат кислородом, а этот источник энергии также поставляется в атмосферу и гидросферу растениями. Без пищ и кислорода животные не могли бы существовать. В таком случае они, очевидно, не могли возникнуть до тех пор, пока не появились растения и не начали в процессе фотосинтеза выделять свободный кислород.

Как было показано в таблице 2, мы располагаем данными летописи ископаемых, свидетельствующими о том, что в начале последнего миллиарда лет истории Земли (до фанерозоя) и растения, и животные жили в море, взаимно дополняя процессы жюнедеятельности друг друга. Растения высвобождали кислород из углекислого газа, а животные дышали этим свободным кислородом, окисляли растительную пищу и создавали углекислый газ, который снова использовался растениями. Таково биохимическое взаимодействие растений и животных.

Однако, хотя это взаимодействие продолжалось и позднее, животные начинали приобретать все более и более отличный от растений облик. Растениям, жившим сначала в мелководных морях, а затем на суше, не нужно было перемещаться в поисках пищи, они могли просто поглощать ее, оставаясь на месте. На суше им для этого требовались только листья, каждый из которых освещался солнцем, корневая система для поглощения водных растворов из грунта и соединительное устройство, служащее для поддержки листьев и подачи к ним растворов. Именно такими приспособлениями обладает большинство растений. Животным же, за исключением некоторых, наиболее простых, прикрепленных к морскому дну, приходилось двигаться в поисках пищи, которой им служат растения и другие животные. Животные - это охотники, и с самых первых шагов эволюции они приобрели способность к передвижению. Наиболее древние животные, жившие в море, изменялись различными способами. Путь самого успешного развития представляет для нас наибольший интерес, так как в ходе его были заложены основы строения человеческого тела. Это развитие состояло в образовании:

во-первых, прочного жесткого скелета, к которому прикреплялись мускулы;

во-вторых, хвоста, который использовался как рулевое весло;

в-третьих, системы конечностей (равного числа правых и левых), которые могут двигаться с помощью мускулов, чтобы уравновешивать тело в воде и затем чтобы перемещать его в толще воды;

в-четвертых, глаз, расположенных в передней части тела для того, чтобы видеть добычу и препятствия, которые нужно избегать;

в-пятых, рта не только для того, чтобы поглощать пищу, но также и воду;

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".