Текст книги "100 великих тайн доисторического мира"

Фауна Эдиакары

Самые древние следы жизни животных на Земле датируются миллиардом лет, но древнейшим окаменелостям самих животных приблизительно 600 млн лет, они относятся к вендскому периоду.

Первые животные, появившиеся на Земле в результате эволюции, были микроскопически малы и мягкотелы. Они жили на морском дне или в донном иле. Такие создания едва ли могли окаменеть, и единственный ключ к разгадке тайны их существования – это косвенные следы, такие как остатки нор или ходов. Но несмотря на свои крошечные размеры, эти самые древние животные были жизнестойки и дали начало первым известным животным на Земле – фауне Эдиакары.

Название своё эта фауна получила от Эдиакаран-Хиллз (холмов Эдиакары), расположенных в Южной Австралии. В 1946 г. один австралийский геолог заметил какие-то необычные окаменелости в слоях древнего песчаника. Некоторые из этих окаменелостей напоминали кораллы, медуз и червей, но остальные не были похожи ни на одно из живущих в настоящее время существ.

Эдиакарская фауна и каменный отпечаток древней медузы

Сначала решили, что эдиакарские животные – это живые существа кембрийского периода, времени, когда началось бурное развитие животного мира (приблизительно 570–540 млн лет назад). Однако более тщательное исследование показало, что найденные окаменелости ещё древнее и относятся к вендскому периоду. Он непосредственно предшествовал кембрийскому периоду. До находки этих окаменелостей вендский период казался биологической «чёрной дырой», так как учёным не удавалось найти никаких следов существования живых организмов.

После 40-х гг. XX в. эдиакарские животные были найдены в нескольких достаточно удалённых друг от друга районах Земли, в том числе в Гренландии, России и Намибии. По мере обнаружения всё новых окаменелостей биологи пытаются разгадать образ жизни существ, обитавших на Земле в то далёкое время, и понять, что с ними случилось в дальнейшем.

Это окаменевшее животное около 2 см в диаметре, медузина мавзони, внешне похоже на медузу, выброшенную на берег. Многие думают, что это животное или другие, похожие на него, были прямыми предками медуз, появившихся в начале кембрийского периода.

В отличие от большинства современных животных ни одно из эдиакарских животных не имело головы, хвоста или конечностей. Не было у них также ротовых отверстий и органов пищеварения. Они, вероятно, просто впитывали органические вещества из окружающей их воды. Некоторые из них могли служить прибежищем для водорослей. Этот симбиоз давал им большое количество энергии, которую водоросли аккумулировали из солнечного света. Среди эдиакарских животных были неразрывно связанные с морским дном и внешне очень похожие растения.

К таким видам относились чарния, похожая на студенистое перо, и свартпунтия, с четырьмя полукруглыми «гребешками». Самым же крупным из них была дикинсония, которая могла достигать размера коврика перед дверью. Притом она была не толще бумаги, что весьма существенно для животного, которое поглощает питательные вещества поверхностью тела.

Эдиакарские обитатели вели жизнь бедную событиями. У них не было никаких органов или средств для самозащиты и отражения нападения. В этом, впрочем, не было необходимости. Море в ту эпоху было безопасным местом, потому что эволюция ещё не породила хищников.

Это воображаемая картина жизни эдиакарских животных, найденных в различных частях земного шара. В центре дикинсония, самый крупный представитель этой фауны, достигавший иногда в длину 1 м. Слева похожие на три пера чарнии, как будто выросшие из ила, а на заднем плане мы видим трио свартпунтий кирпичного цвета. Сприггина – мелкое животное перед дикинсонией – похожа на примитивных трилобитов, хотя, как и у всех представителей эдиакарской фауны, у неё не было твёрдых частей тела.

Неудачный эксперимент?

Прошло уже более 70 лет после открытия первых эдиакарских животных, а учёные всё ещё продолжают спорить об их месте в животном мире. Некоторые исследователи убеждены, что эти существа вообще не были животными, а представляли собой организмы, более похожие на современные лишайники. Другие заявляют, что эти существа – представители абсолютно обособленного царства живых существ, так называемых вендобионтов, которые вымерли в начале кембрийского периода. Сторонники этой теории указывают на необычное строение тел эдиакарских животных, которые были похожи на наполненные жидкостью матрацы, разделённые на части. Они утверждают, что вендобионты были эволюционным экспериментом, протекавшим успешно, пока не появились более энергичные и агрессивные животные кембрийского периода.

Поскольку фактического материала очень мало, ни одна из этих теорий не убедила специалистов, занятых проблемами эволюции. Напротив, многие учёные полагают, что представители эдиакарской фауны были животными в полном смысле слова, но судьбы их в конце вендского периода сложились весьма неодинаково. Некоторые из них дали начало знакомым нам животным, которые широко распространились в кембрийский период, а другие вымерли.

Находки говорят: Уидлена-Паунд, огромный каньон в скалах песчаника шириной 17 км, находится в Южной Австралии. Это та же геологическая формация, в которой были найдены первые ископаемые эдиакарские животные. Песчаник, из которого состоят эти формы, сформировался более 540 млн лет назад, ещё до появления первых животных с раковинами и панцирями. Находки ископаемых животных в этих скалах изменили во многом наши представления об эволюции животного мира.

Как выглядели первые животные?

Земля неоднократно меняла внешний облик с момента своего образования, и эти перемены тщательно изучают специалисты, занимающиеся исторической геологией. Они определяют возраст геологических слоев по окаменелостям – остаткам древних животных и растений, ведь каждая эпоха отличалась собственными растениями и животными. Палеонтологи пытаются восстановить внешний облик вымерших древних организмов. Когда эти существа гибли в доисторическом океане, то оказывались на дне и покрывались слоем ила или песка, доставленного сюда реками.

На протяжении миллионов лет илистый грунт с включенными в него останками все уплотнялся, постепенно становясь камнем. При этом мягкие ткани животных исчезали, разлагаясь, но их отпечаток сохранялся, можно сказать, навеки. Надо заметить, что твердые раковины моллюсков или панцири ракообразных организмов нередко оставались нетронутыми.

За длительный период истории планеты случалось так, что морское дно под воздействием мощных тектонических сил и раскаленных недр Земли поднималось высоко к поверхности и превращалось в сушу. В этих случаях ученым гораздо легче отыскивать остатки и отпечатки древних организмов и по ним изучать мощные геологические процессы прошлых эпох. Получается, что слои горных пород для исследователей – это своеобразные страницы богато проиллюстрированной геологической книги, и следует только корректно расшифровать ее «текст», чтобы докопаться до многих тайн жизни.

В таких уникальных местах, как Большой Каньон, часто обнаруживают отпечатки древнейших животных

На протяжении миллионов лет слои песка и ила вперемешку с окаменелостями громоздились друг на друга. Такими они и остались: те, что ниже, – более древние, те, что выше, – более свежие. Раз за разом коллекционируя данные о том, в каких слоях доминируют те или иные виды окаменелостей, исследователи постепенно научились выяснять, к какому геологическому периоду они принадлежат. А уже после этого можно по ископаемым находкам выяснить возраст той или иной породы, в массе которой они были замечены.

Одно из немногих мест на Земле, где до наших дней «дожила» одна такая «каменная книга», – Большой Каньон реки Колорадо в американском штате Аризона. Здесь – будто специально для геологов – водный поток пронзил толщу известняков, песчаников и сланцев на глубину аж до 1800 м. Река образовала глубокую долину с отвесными склонами и необычайно узким дном, при этом размыв дно древнего моря, которое поднималось очень медленно и равномерно, не нарушая своего строения. В самом деле, тех процессов, которые всегда сопровождают гигантские сдвиги и разломы горных пород, тут не происходило. Поэтому горные породы залегают в том положении, в каком они находились здесь все время.

Геологи, внимательно просмотрев все содержимое крутого склона каньона, могут отследить те метаморфозы, которые происходили с населением древнего моря за гигантские исторические периоды.

Какое животное было первым на Земле?

Долгое время ученые не могли найти доказательств существования наиболее древнего обитателя Земли. И вот сегодня они не без оснований считают, что нашли останки существа, которое вдвое старше самых старых из известных окаменелостей.

В статье Виргера Расмуссена из университета Западной Австралии и его коллег, опубликованной в журнале «Сайенс», печатаются результаты исследований возраста образцов окаменелостей, обнаруженных несколько лет назад в одном песчанике в Юго-Западной Австралии.

Специалисты тщательно изучили следы, найденные ими в окаменелом песчанике. Сложный анализ содержания окаменелости показал наличие частиц слизи, оставленных каким-то червеобразным существом, которое проползло по поверхности песка более 1,2 млрд лет назад.

Окаменелости с червеобразными следами

Если верить другому автору исследования Иан Р. Флетчер, этот песчаник сначала был датирован возрастом 1,3 млрд лет. Однако, когда Расмуссен и его коллеги нашли окаменелости, они заметили там следы так называемой эдиакарской биоматерии, которая более молодая по возрасту: ей «всего» 600 млн лет.

Именно этот факт и подтвердил, что камни пород намного старше, и если след в камне оставило действительно живое существо, а не некая структура, порожденная природой в камне, тогда это окажется лучшим доказательством существования на Земле низших форм животных, возраст которых составляет более миллиарда лет!

«Конечно, сомнения, что это действительно живой след, остаются, – говорит И. Флетчер. – Однако мы приняли к рассмотрению практически все возможные объяснения образования подобного следа посредством сил стихии, но так и не смогли их обнаружить».

И все же окончательно доказать, что это след живого существа, ученым пока не удается.

Прежде всего, до сих пор найдено очень мало окаменелостей возрастом старше 600 млн лет, и, само собой, никаких костей и зубов в них не имеется, так как в ту далекую пору еще не было позвоночных форм жизни.

Далее, любые столь старые окаменелости, которые удалось отыскать, находят главным образом в простых песчаных отложениях, возраст которых трудно прояснить.

Те же самые ученые активно работают в области создания более надежных методов датирования осадочных пород, которые базируются на данных распада урана и тория в ископаемых породах.

Исследователи с оптимизмом заявляют, что их результаты приближаются к некоторым данным теоретического моделирования, выполненного микробиологами, которые также пытаются выяснить, когда первые животные появились на нашей планете. Это прибавляет вес версии о возможном следе, который оставило живое существо.

Найдены следы первых обитателей

Международная группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде, Массачусетского технологического и ряда других институтов почти одновременно пришли к выводу, что первые многоклеточные существа появились на Земле более 635 млн лет назад. Выходит, это произошло почти на сотню миллионов лет раньше, чем до этого предполагали биологи. В древних осадочных породах, обследованных на юге Омана, что на Аравийском полуострове, выявлено невероятно большое количество стероидов (соединений животного или растительного происхождения с высокой химической и биологической активностью), выработанных губками. Исследователи утверждают, что эти ископаемые – свидетельство того, что губки были распространены на дне морей задолго до так называемого кембрийского взрыва (он произошёл 540 млн лет назад).

Отпечаток древней губки

В ученом сообществе есть мнение, что это открытие может прояснить тот давний этап эволюции живого, когда на Земле возникли первые многоклеточные животные. При этом особенно важно познать среду, в которой развивались подобные эволюционные процессы.

«Губки развиваются на морском дне, на мелководье, а затем распространяются в более глубокие воды. Это значит, что уже тогда в воде было достаточно растворённого кислорода», – пояснил важность находки один из участников исследования Гордон Лав из Калифорнийского университета.

Лав считает, что «климатический шок» в неопротерозое (а с миллиарда по 542 млн лет назад на Земле царил ледниковый период, причём льды доходили до экватора) кардинально повлиял на древние экосистемы в океане, изменив его химию. А это, мол, открыло путь для «взлёта» животных, питающихся и живущих на морском дне, полагают биологи.

Как они распространялись по Земле?

Сколько видов животных обитает на Земле? Досконально на этот вопрос не может ответить никто. Можно говорить лишь об уже описанных и названных в соответствии с правилами зоологической номенклатуры существах. Случается, что иногда один и тот же вид описывают дважды и он фигурирует в списках и каталогах под разными названиями. Ведь единого центра, который регулярно регистрировал бы обнаруженные формы, нет. Число известных видов шагнуло за миллион, и ежегодно прибавляются тысячи новых. И это если не считать насекомых…

Увеличение числа видов происходит прежде всего за счет мелких форм, таких, например, как простейшие, круглые черви или клещи. Дело в том, что в прошлом коллекционеры обходили вниманием этих трудно определимых и эстетически мало привлекательных животных.

Использование новых методов сбора или исследование мест, которыми раньше пренебрегали, также может дать внезапный скачок числа новых видов. Таким «золотым дном» оказалась в последние десятилетия фауна морских побережий (животные, обитающие среди песчинок в приливно-отливной зоне).

Сравнительно недавно и случайно сделаны совершенно неожиданные открытия, оказавшиеся, по крайней мере для зоологов, сенсационными. Речь идет, разумеется, не о снежном человеке или морских чудовищах. В 1938 г. была поймана латимерия – первый живой представитель считавшихся вымершими около 70 млн лет назад кистеперых рыб, от которых якобы произошли земноводные. Вымершими еще раньше, в девоне, считали и класс моллюсков Monoplacophora, интересных тем, что на их раковинах обнаружены отпечатки мест, к которым прикреплялись мышцы. Это свидетельствует об элементарной сегментации их тела и, по мнению некоторых ученых, указывает на связь моллюсков с кольчатыми червями. И вот с 1952 г. мы знаем этих животных не только в виде окаменелостей. Они живут и сегодня! Представители родов Neopilina и Vema обнаружены в Тихом океане на глубине нескольких тысяч метров. Правда, предполагавшееся родство с кольчатыми червями пока не подтвердилось.

Латимерия – живой представитель считавшихся вымершими около 70 млн лет назад кистепёрых рыб

Чуть позднее появилась еще одна сенсационная находка: впервые обнаружили брюхоногих с двустворчатой раковиной. Было заманчиво увидеть в них связующее звено между брюхоногими и двустворчатыми моллюсками. Но и это предположение не получило подтверждения. Между тем обнаружили еще два вида этих необычных улиток. Они были найдены в нескольких местах, причем не в труднодоступных морских глубинах, а на мелководье – у берегов Японии и Австралии, в Калифорнийском заливе и у острова Ямайка.

По всему выходит, что зоологические открытия на Земле не окончены. На удачу могут еще надеяться и исследователи млекопитающих – сравнительно недавно, в 1938 г., был описан новый вид китов, тасманов клюворыл.

В классах птиц и млекопитающих число видов даже уменьшилось. Это произошло не столько за счет вымирания, сколько благодаря тому, что со временем ученые отказались от слишком дробного деления и многие виды были объединены.

Выходит, общее число известных и еще не открытых видов животных составляет, видимо, два, а то и три миллиона. Такое даже трудно представить!

Распределение животных на суше, в пресных водоемах и морях крайне неравномерно. Море – колыбель жизни, здесь проходили самые ранние этапы эволюции животного мира. Многие древние группы так и не нашли пути на сушу или в пресные воды. Это относится к головоногим, иглокожим и оболочникам, преуспевающим в морях и поныне, а также к некоторым мелким сохранившимся группам и к многим вымершим ветвям животного царства. Но, несмотря на огромные пространства Мирового океана, было бы грубой ошибкой сделать вывод, что число морских видов превышает число пресноводных или наземных.

Огромный срок, прошедший с момента их появления, и относительное постоянство условий окружающей среды, казалось бы, позволяли морским животным существовать значительно дольше и открывали перед ними безграничный простор для развития. Но нет! Именно благодаря этим обстоятельствам число видов в море сравнительно невелико: постоянство условий на большом пространстве и в течение длительного времени способствует сохранению, а не дроблению какой-либо группы животных. Огромное число видов наземных животных – результат разнообразнейших условий их существования, большого числа экологических ниш. Удивительно и не очень понятно, почему для насекомых, приспособившихся к самым невероятным условиям суши, обратный путь в море оказался недоступным. На любых побережьях, за исключением разве что наиболее холодных, мы найдем множество видов насекомых, а в толще морской воды их нет. Правда, в открытом море можно встретить клопов Halobatidae, напоминающих водомерок из наших луж и прудов. Они тоже носятся по поверхности воды, но и только. Не стали настоящими морскими жителями и пауки, хотя некоторые из них поселились среди коралловых рифов.

В крайне тяжелых условиях находятся и обитатели ледников. По-видимому, не имеют постоянных источников питания глетчерные блохи из отряда ногохвосток. В Альпах они известны почти каждому альпинисту – так заметны на снегу темные пятна огромных скоплений этих бескрылых насекомых.

Представители разных классов ухитряются существовать и в океанских впадинах, на глубине около 11 тыс. м, несмотря на чудовищное давление воды и вечный мрак. А вот в глубь земли животные проникают всего на несколько метров. Дождевые черви, термиты и муравьи-листорезы, пытаясь добраться до влажных горизонтов, закапываются иногда на 5–8 м. Но глубже их нет! Большинство почвенных обитателей не спускаются глубже одного метра…

В высокогорьях на все живое угнетающе действуют холод, длительно сохраняющийся снеговой покров, а также нехватка пищи и кислорода. «Чемпионами» по высоте обитания среди млекопитающих считают пищух. Эти зайцеобразные живут как в Азии, так и в Северной Америке. В Гималаях они встречаются на высоте 6300 м.

В горах Алтая на высоте 3000–4000 м обитают многие млекопитающие: баран аргали и горный козел, волк и лисица, горностай и степной хорек, по одному виду зайцев и сурков, несколько видов полевок. Еще выше поднимаются в горы некоторые птицы: орлы и грифы в Гималаях и кондоры в Андах достигают 7000 м.

В лишенные растительности области животные не могут проникать, отрываясь от растительной пищевой базы дальше нескольких километров. Совсем удаленным от этой базы кажется животный мир морских глубин. Он довольствуется падающим сверху «дождем» пищи, на что указывает и план строения многих глубоководных животных. Так, вверх направлены ротовые щупальца древних морских лилий и некоторых голотурий, или морских огурцов.

Иные обитатели пустынь и ледников обходятся тем, что им принесет ветер, – цветочной пыльцой или просто пылью, а то и «воздушным планктоном», поднятым в воздух порой за сотни километров. На ледниках и снежных равнинах высокогорий нередко можно видеть оцепеневших от холода насекомых. Они заброшены сюда воздушными течениями и станут легкой добычей обитателей ледников – других насекомых или обычных в альпийской зоне пауков-сенокосцев.

Преодоление пространств

Сегодня нам кажется само собой разумеющимся, что млекопитающие, пресмыкающиеся, земноводные или насекомые встречаются на всех материках. Но как животные преодолевали огромные расстояния по суше и по воде? Необъятные периоды времени объясняют многое, но не все. Например, современное разорванное распространение тапиров могло сложиться так потому, что когда-то при более благоприятных климатических условиях эти животные заселили огромную область от Южной Америки через Северную Америку до Юго-Восточной Азии.

Особого объяснения требует лишь преодоление Берингова пролива. Зато маловероятно, что такой же далекий путь совершили тропические семейства жуков, которые ныне встречаются в Южной Америке и Африке. А как попали названные группы животных в Австралию?

Ответ на эти вопросы искали, исходя из современного облика земной поверхности. Правда, очертания материков изменялись и после того, как сформировалась многообразная наземная фауна. Об этом свидетельствуют происходящие в настоящее время процессы опускания и поднятия суши, возникновения и исчезновения островов, находки окаменелых морских животных высоко в горах. Но за пределами континентального шельфа цоколь материков столь круто обрывается в глубину моря, что колебания земной коры и процессы горообразования вряд ли могли существенно влиять на форму материков. Отсюда и появилась необходимость объяснить расселение животных через моря.

Наличие крокодилов в Конго и Амазонке уже объяснено

Как мы уже установили, животные могут преодолевать значительные морские пространства самостоятельно или благодаря случайно представившейся возможности. Именно таким путем, передвигаясь от одного острова к другому, они смогли в конце концов заселить и очень удаленные от материков острова. Большое значение поэтапному заселению островов, или принципу «прыжков по островам», придавали американские авторы (сошлемся на так называемый «исландский прыжок»).

Многие ученые, однако, предполагают, что временами между материками возникали сухопутные мосты. Ведь бедность большинства островных фаун свидетельствует о малой вероятности уже первого этапа прыжка по островам. Еще меньше она для следующего этапа благодаря небольшой величине исходной популяции, которая могла возникнуть на острове.

В противоположность этому расселение по надежному материковому мосту более вероятно. И вот ученые принялись умозрительно создавать надежные сухопутные связи между материками. Сумчатые есть в Америке и Австралии? Пожалуйста, нужно только протянуть мост через Тихий океан. Ну а что верно для Тихого океана, то подходит и для Атлантического, и вот уже наличие крокодилов в Конго и Амазонке объяснено! В результате карта наполнилась материковыми мостами, которые, по мнению их авторов, возникли одновременно или один за другим. Если изобразить все их вместе, свободной осталась бы очень малая часть водного пространства. «Они делают свои мосты, как повар яичницу», – сетовал уже Дарвин. И хотя во многих случаях такие то исчезающие, то вновь возникающие материковые связи позволяют лучше объяснить особенности распространения животных, в общем с мостами явно перестарались. Правда, Азия и Америка, несомненно, долгое время были связаны сухопутным мостом в районе Берингова моря. Да и вообще то, что длинный узкий мост не так уж невозможен, доказывается существованием центральноамериканского перешейка. Однако в целом эта гипотеза неудовлетворительна, потому что часто, кроме особенностей распространения животных и растений, нет никаких доказательств возможности возникновения мостов на слишком больших расстояниях и глубинах.