История Земли

Упомянутые пять изменений были важны сами по себе. Но даже вместе взятые, они еще не могли скрыть очевидное сходство, существовавшее между ископаемыми рыбами и амфибиями. Взгляните снова на рисунок 31, и вы увидите, насколько сильно это сходство.

Мы уверены,что, помимо пяти изменений, прослеживающихся в ископаемых остатках, за 50 миллионов (или около того) лет, которые протекли между позднедевонским и позднекаменно-угольным временем, амфибии усовершенствовались еще в одном направлении, хотя по ископаемым остаткам этого не видно. Должно было произойти развитие все еще довольно примитивного легкого в более крупный и более развитый орган дыхания. При более быстром передвижении, которое обеспечивали удлинившиеся ноги, требовалось больше кислорода. Улучшение снабжения кислородом было также важно, если животное на короткое время погружалось в воду, как это, должно быть, делала безногая змеевидная амфибия, которую мы видим на фото 38.

Несмотря на исторический шаг, который сделали амфибии, будучи еще кистеперыми рыбами, и в ходе которого они одержали двойную победу - начали дышать воздухом и двигаться по суше, - несмотря на то что они первыми перешли к внутреннему оплодотворению, дальше этого амфибии не продвинулись. Они не сумели перейти к такому способу размножения, который позволил бы им порвать с водной средой. Они навсегда остались привязанными к воде, потому что им приходилось возвращаться к ней, чтобы откладывать яйца. Яйца современных амфибий, мягкие и непрочные, как у рыб, должны откладываться в воде, где они могут быть оплодотворены, и оставаться там, пока из них не выведется молодь. На воздухе они быстро высыхают и не развиваются. После выхода из яиц молодь находится в личиночной фазе (как, например, современные головастики) и дышит с помощью жабр, как рыбы.

Из-за такой особенности процесса размножения амфибии занимают среди животных приблизительно такое же положение, как бессеменные в царстве растений. И тем и другим для размножения требуется вода. Поэтому амфибии никогда не могли заселить возвышенные и сухие территории и по сию пору стремятся оставаться в местах, где по крайней мере в некоторые сезоны есть вода, в которую они могут откладывать яйца.

Несмотря на все эти несовершенства в строении амфибий, мы не можем так просто сбросить их со счета, поскольку они занимают действительно важное место в эволюции живых существ. Амфибии не только первыми из позвоночных прочно обосновались на суше, но и внесли свой вклад в эволюционный процесс. Вклад этот состоял в развитии таких особенностей строения, которые сделали возможным появление рептилий, что в свою очередь вызвало новую волну усовершенствований. Подобно тому как один из видов девонских рыб "выработал" легкое, так и один из видов амфибий в позднекаменноугольное время "усовершенствовал" строение яйца и тем самым положил начало линии рептилий. Развитие такого яйца было большим достижением и стало еще одной вехой на пути эволюции животных. Сейчас амфибии занимают далеко не господствующее положение среди животных, но в течение по крайней мере 50 миллионов лет палеозоя они были доминирующей и развивающейся группой. Пятьдесят миллионов лет - относительно продолжительный период; он больше, чем тот позднейший отрезок времени, в течение которого все человеческие расы и обезьяноподобные предки человека заселили Землю. Это время было достаточным для многочисленных "проб и ошибок", которые привели к созданию амниотического яйца.

Рептилии

Амниотическое яйцо. Появление принципиально новой "конструкции" яйца (рис. 43) ознаменовало новую эпоху, поскольку это яйцо не обязательно было откладывать в водной среде. Оно было устроено таким образом, что имело запас воды внутри себя, хотя и откладывалось на суше. Подобно космическому кораблю, амниотическое яйцо содержало привычную "микросреду" и все необходимое для жизнеобеспечения внутри своей защитной оболочки. "Обитателем" яйца был эмбрион рептилии; таким образом, создав яйцо, амфибии положили начало эволюционной линии рептилий. В настоящее время подобного устройства яйца нет ни у одной амфибии, зато им обладают все рептилии, а также все птицы и два вида млекопитающих. Конструкция яйца была настолько удачной, что основные ее черты остались неизменными на протяжении 300 миллионов лет с момента его появления.

Рис. 43. Основные черты строения амниотического яйца

Помимо всего прочего, это яйцо имеет три оболочки, образующие три мешка. Первый, внутренний, мешок - амнион (от которого яйцо получило название амниотического) - содержит эмбрион, плавающий в жидкости. Жидкость и есть искусственная водная среда, заменяющая озерную или речную воду, в которой амфибии и рыбы откладывали яйца и в которой из яиц появлялись головастики, дышащие при помощи жабр, а позднее превращавшиеся во взрослую особь, дышащую воздухом.

Второй мешок содержит желток, большой запас пищи для эмбриона. Третий - зародышевый мочевой пузырь - связан с почками эмбриона и служит для сбора отходов - мочи эмбриона. Все три мешка заключены в твердую, но проницаемую оболочку; изнутри она выстлана другой оболочкой, позволяющей дышать находящемуся внутри яйца эмбриону. Эта оболочка, играющая роль легкого, обеспечивает проникновение внутрь яйца кислорода из окружающей среды и удаление из яйца углекислого газа. Остальное пространство внутри яйца заполнено жидкостью, которая разделяет все три мешка и играет роль гидравлического амортизатора, защищающего эмбрион.

Оплодотворение амниотического яйца было внутренним и происходило внутри тела самки. Яйца рыб оплодотворялись после того, как они отложены, и для того, чтобы выжить, рыбы должны были откладывать много яиц. Как и голосеменные растения, они должны были отличаться плодовитостью. Некоторые рыбы откладывают почти миллион икринок в каждый сезон размножения. Икринок погибает так много, что необходимо очень большое их количество, чтобы обеспечить выживание хотя бы немногих. Внутреннее оплодотворение привело к гораздо большей надежности размножения, потому что вероятность выживания отдельного оплодотворенного яйца значительно возросла.

Очевидно, что появление амниотического яйца явилось еще одним звеном в цепи усовершенствования способа размножения, начавшегося на ранних этапах существования биосферы с появлением полового размножения растений. Возникновение внутреннего оплодотворения и амниотического яйца было очень важным этапом, но на нем усовершенствование не закончилось.

Все меры предосторожности, обеспечивающие безопасность беспомощного эмбриона, покоящегося в своем мешке, как до, так и после откладывания яиц, выглядят так, как будто бы они были предварительно продуманы и спланированы, но это было не совсем так. По сути дела, это было ответной реакцией на воздействие окружающей среды, осуществлявшейся через естественный отбор в каждом новом поколении амфибий в течение очень долгого времени. Каким же именно было это воздействие? Вполне возможно, что основное влияние оказало постоянное увеличение в озерах и реках численности и разнообразия рыб и беспозвоночных хищников, охотно поедавших икру и небольших личинок - головастиков, беззащитную молодь амфибий. Создавшееся в результате этого положение не представляло опасности для взрослых особей, но ставило под угрозу выживание всего их сообщества. Появление любого приспособления, которое позволило бы яйцам постоянно находиться вне воды и дало бы возможность молоди пройти эту стадию личинок (когда они наиболее уязвимы) внутри яйца, а не в полной опасностей внешней среде, было бы величайшим достижением.

Сущность происшедшего изменения можно сформулировать двояко. Мы могли бы сказать: "Эта угроза, очевидно, заставила амфибий откладывать яйца в более безопасных местах, там, где их не могли достать хищники, а именно на берегах рек и озер выше уровня воды". С другой стороны, мы могли бы сделать хотя и менее эффектное, но зато более точное предположение о том, что небольшое преимущество с точки зрения возможности выживания имели те амфибии, у которых генетические изменения шли в сторону увеличения прочности оболочки яйца, содержавшего зачатки всех уже описанных нами составных частей. Дальнейшее развитие и закрепление этих полезных изменений в ходе последовательной смены поколений было только вопросом времени. А времени для этого было вполне достаточно, как мы уже видели, рассматривая другие события в истории Земли. От появления первых известных нам амфибий и до первых рептилий, предположительно обладавших яйцом такого типа, прошло 50 миллионов лет.

Амниотическое яйцо неизбежно должно было возникнуть. Раньше или позже должно было появиться или оно, или другое подобное устройство, которое привело бы к тем же самым результатам. Поэтому вопрос состоял не в том, что именно должно появиться, а в том, когда это произойдет.

Хотя в любой день мы можем позавтракать современным амниотическим яйцом, до сих пор никто еще не находил ископаемых амниотических яиц в палеозойских слоях. Наиболее ранние их находки относятся к слоям мезозойского возраста. Но позднекаменноугольные и пермские слои изобилуют скелетами ископаемых рептилий, а все рептилии обладают яйцами амниотического типа. Более того, у нас есть доказательства постепенного перехода от амфибий к рептилиям, основанные на изучении не ископаемых яиц, а ископаемых скелетов. В этих скелетах можно видеть в разнообразных сочетаниях признаки как амфибий, так и рептилий. Все это, вместе взятое, позволяет установить факт перехода от амфибий к рептилиям (фото 39). И если нас спросят: "Что появилось раньше, рептилия или яйцо?" - то мы, основываясь на ископаемых доказательствах постепенного перехода, должны будем ответить: "Ни то ни другое; яйцо и рептилия развивались одновременно и постепенно, путем длинного ряда небольших последовательных изменений".

Фото 39. Сеймурия (Seymouria), наземное позвоночное животное из нижнепермских слоев, и его гнездо у подножия дерева. Реконструкция, В скелете этого животного (длиной 60 см) присутствуют в равной мере признаки рептилий и амфибий. Сначала предполагали, что это рептилия, но теперь считают, что более логично относить его к амфибиям. Но каково бы ни было положение сеймурии в классификации, это животное представляет собой превосходный пример промежуточной стадии эволюционного перехода одной группы в другую