Морская жизнь раннего кембрия

Ископаемые окаменелости, найденные в раннекембрийских отложениях,

Открывают нам удивительный подводный мир, населенный миниатюрными существами. По сравнению с более древней вендской фауной, чьи представители вырастали в длину до 1 м, кембрийские организмы стали значительно мельче. Сравните: самыми крупными существами раннего кембрия были археоциаты - конусоподобные создания, достигавшие всего нескольких сантиметров в высоту. В неглубоких тропических морях, где они обитали, эти существа образовывали обширные структуры, напоминающие коралловые рифы. Окружающие их слои морских осадков бороздили более мелкие создания, похожие на улиток с небольшими коническими раковинами. Кроме того, в осадочных породах обитали мелкие черви. Они рыли норы глубиной в несколько сантиметров. Выше чем в 7,5 сантиметрах от морского дна видимых простым глазом форм жизни не существовало.

Скелеты археоциатов и панцири мелких раковинных ископаемых имеют совершенно различное назначение. Археоциаты использовали свои твердые части для того, чтобы прикрепляться к морскому дну. Прикрепившись, они росли вверх, как современные губки или кораллы. Скелет, скорее всего, помогал им питаться. Пористые стенки отфильтровывали из морской воды мелкие микроорганизмы.

Небольшие панцири мелких раковинных ископаемых, напротив, несли в основном защитную функцию. Обитатели этих раковин жили на морском дне и питались органическими веществами, собранными с поверхности осадочного слоя. Однако такой способ питания был сопряжен с определенной опасностью. Мясистые тела делали этих существ хорошей мишенью для плавающих в воде хищников. Существа, обитавшие в мелких раковинах, как предполагают, положили начало современным моллюскам.

«Карликовая» морская жизнь раннего кембрия оказалась недолговечной. К концу раннего кембрия (520 млн. лет назад) массовая волна вымираний стерла с лица Земли многих из этих существ. Наступала следующая фаза эволюции.

ЭТА ЭПОХА БЫЛА ОТМЕЧЕНА ДАЛЬНЕЙШИМ РАЗВИТИЕМ ЧЛЕНИСТОНОГИХ, ТАКИХ, КАК ТРИЛОБИТЫ, И ПОЯВЛЕНИЕМ ВОЗМОЖНОГО ПРЕДКА ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ.

По мере того как мир «оттаивал» после оледенения, наступившего в конце докембрий-ской эры, суперконтинент Паннотия, куда входили южный континент Гондвана, Лаврентия (Северная Америка), Балтика (Евразия), Сибирь (Азия) и Авалония (Западная Европа), продолжал распадаться. При этом образовался океан Япетус, предшественник современной Атлантики. Климат стал более теплым и влажным, средняя температура намного превысила современные значения. Подъем уровня океана, начавшийся в раннем кембрии, продолжился и завершился в позднекембрийскую эпоху. Половина современного Североамериканского континента была затоплена неглубокими морями.

МАССОВЫЕ ВЫМИРАНИЯ

Теплые, пронизанные солнечным светом воды этих морей представляли собой идеальную среду для развития многочисленных и разнообразных форм жизни, однако эволюция шла далеко не так гладко. Развитие жизни прерывалось двумя крупномасштабными вымираниями — одно из них наступило в конце докембрийской эры, а другое, гораздо более катастрофическое, — в начале средней кембрийской эпохи, около 530 млн. лет назад. При этом исчезли 70 % существовавших тогда видов.

Одни существа, например, многообразные конические археоциаты, исчезли с лица Земли, но на смену им в середине кембрийского периода пришли другие — более развитые, агрессивные хищники, такие, как аномалокарис и лаггания, с активными кусающими ртами. Другие плотоядные хищники в основном относились к червям и заглатывали свою добычу целиком.

Самыми распространенными морскими обитателями того периода были членистоногие, в том числе трилобиты. Многие из них для защиты от хищников обзаводились все более прочным покровом, нередко покрытым шипами или переплетенными, как кольчуга, чешуйками. В конце концов членистоногие целиком покрылись твердым панцирем, состоявшим из карбонатов и фосфатов, содержащихся в морской воде.

Вероятно, самым большим достижением в начале кембрия было появление небольшого плавающего животного под названием пикайя. Она была первым существом, у которого появились зачаточные признаки позвоночника, имевшего форму длинного отвердевшего стержня, и спинной нервный шнур. Предполагают, что пикайя стала далеким предком всех позвоночных животных. Не только животные, но и другие формы жизни были по-прежнему жестко привязаны к морю. К этим формам относились сине-зеленые водоросли (одноклеточные организмы), а также первые многоклеточные водоросли (зеленые, красные и бурые).

Кембрийский период или кембрий

Кембрийская система (кембрий) (от Cambria (Камбрия) – латинское название Уэльса) – первая система палеозойской эры, соответствующая первому периоду палеозойской эры геологической истории. Система впервые выделена английским исследователем А. Седжвиком в 1835 г..

Кембрийский период начался 542 ± 2 млн. лет назад и продолжался ~54 млн. лет. Начало этому периоду положил поразительной силы эволюционный взрыв, в ходе которого на Земле впервые появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке. Граница между докембрием и кембрием проходит по горным породам, в которых внезапно обнаруживается удивительное разнообразие окаменелостей животных с минеральными скелетами - результат "кембрийского взрыва" жизненных форм. Одна из величайших загадок в истории развития жизни на Земле. Понадобилось 2,5 млрд. лет, чтобы простейшие клетки развились в более сложные эукариотные клетки, и еще 700 млн. лет для возникновения первых многоклеточных организмов. А затем, всего за какие - то 100 млн. лет, мир оказался заселен невероятным разноооразием многоклеточных животных. С тех пор за более чем 500 млн. лет на Земле не появилось ни одного нового типа (принципиально иного строения тела) животных.

Животные, пока у них не сформировались твердые скелеты, очень редко сохранялись в виде окаменелостей. Соответственно и сведений о них дошло до нас крайне мало. Но почему же у такого количества животных скелеты развились именно теперь, а не прежде, в докембрии? Создается впечатление, что для того, чтобы в организме животного откладывались минералы, необходимые для формирования скелета, требуется определенное количество кислорода. Возможно, концентрация кислорода в атмосфере стала достаточной для этого только в раннем кембрии.

В кембрийский период на Земле существовали громадные области, занятые континентальным шельфом, или материковыми отмелями. Здесь создались идеальные условия для жизни: дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. К этому времени в атмосфере образовалось много кислорода, хотя его и боыло меньше, чем сегодня. Новые хищники поедали древние строматолитовые рифы, и те, разрушаясь, выбрасывали в воду океанов все больше и больше кальция, пригодного для формирования скелетов и раковин. К тому же климат кембрия был умеренным, материки неизменными. В результате увеличения смыва солей из суши, морские животные получили возможность усваивать в больших количествах минеральные соли.

А это, в свою очередь, открыло перед ними широкие пути построения жёсткого скелета. Именно в кембрийский период впервые в геологической истории появились скелетные организмы. Скелеты были секреционные минеральные – фосфатные, известковые, кремниевые.

Раковины и панцири не только служили надежной опорой организму животных, но и защищали их от появившихся вокруг в изобилии хищников.

Более жесткие скелеты позволяли животным перейти к новому образу жизни: они смогли приподниматься над донным илом, а стало быть, и быстрее передвигаться по морскому дну. Как только у животных развились членистые конечности, им стали доступны самые разнообразные способы передвижения, в том числе ходьба и плавание. Щетинистые конечности годились также для фильтрования пищи из морской воды, а членистые ротовые органы открывали новые возможности для захватывания добычи.

Развитие твердых покровов привело к появлению новых жизненных форм, таких, как членистоногие, артроподы. Животным понадобились новые способы защиты от новых высокоорганизованных хищников. Улучшились средства их защиты - и уже хищникам пришлось вырабатывать новые методы охоты, чтобы преодолеть сопротивление жертвы. На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом некоторые популяции вымирали, а места их обитания занимали другие животные, которым, в свою очередь, приходилось приспосабливаться к новым условиям жизни. Со временем животные кембрия осваивали все новые, более и более специализированные способы питания. Животный мир становился разнообразнее, и все больше видов животных могло существовать бок о бок, не претендуя на пищевые ресурсы соседей. Никогда больше на нашей планете не будет такого количества незанятых экологических ниш и столь слабой конкуренции между видами - иными словами, столь неограниченных возможностей для экспериментирования со стороны природы. Создается такое впечатление, что в ходе "эволюционного взрыва" кембрийского периода природа чуть ли не намеренно экспериментировала с огромным количеством самых разных жизненных форм. Правда, в итоге лишь очень немногие из них дожили до наших дней. В течение кембрия возникло множество странных типов и "проектов" строения животных, которые давно исчезли с лица нашей планеты. Были в то время и многие хорошо знакомые нам группы животных. В сущности, к концу кембрийского периода появились практически все нынешние типы твердотелых животных.

Так почему же с тех пор эволюция не породила новые типы животных? Может, в их генетической структуре произошли какие-то изменения и они утратили способность к столь быстрой трансформации? Или же великое разнообразие видов создало сильнейшую межвидовую конкуренцию, оставляющую слишком мало возможностей для экспериментаторства? Несомненно одно: в наши дни любую освободившуюся экологическую нишу моментально заполняют уже существующие животные, отлично приспособленные к данной среде обитания. Для раннего кембрия характерны фораминиферы и примитивные креветки..., трилобиты... и археоциаты...; существовали брахиоподы..., гастроподы..., моллюски..., губки..., кишечнополостные..., черви..., остракоды..., иглокожие...; микродиктион... и томмотия..., в конце кембрийского периода распространены табуляты... и граптолиты..., и весьма высокоорганизованные хищники - такие, как головоногие моллюски (вроде современных осьминогов и кальмаров) или примитивные панцирные рыбы.., стекловидные губки. Могли уже существовать черви и многоножки, вышедшие на сушу. Вообще же из отложений кембрия известны все типы животных, известных в настоящее время, за исключением мшанок... Хищники усердно разрушали древние докембрийские строматолитные рифы..., однако за работу уже взялись новые неутомимые производители известняка. Это были археоциаты..., примитивные губкообразные организмы, которые, однако, быстро распространились по всему миру и эволюционировали во множество различных видов. Археоциаты..., в свою очередь, внезапно пришли в упадок и полностью вымерли в середине кембрия, но к тому времени в морях появились первые коралл...ы - правда, они еще не начали строить рифы. Конец кембрия ознаменовался новой ледниковой эпохой. Уровень моря резко понизился. Это привело к уничтожению многих природных зон и, соответственно, вымиранию многих видов животных. Первое хордовое животное рыба была с хвостовым плавником, V-образными группами мышц и некой структурой, напоминающающую ротовую часть бесчелюстной рыбы, с зубами из дентина и эмали, как у позвоночных. К концу периода возникли и первые позвоночные, так называемые птераспидные рыбы.... Помимо всего прочего, в кембрии появились первые хордовые животные..., представители той самой группы, эволюция которой в конечном итоге привела к возникновению на Земле человека. Первым кандидатом в предки всех хордовых можно считать маленькое рыбообразное животное пикайю... из бургесских глинистых сланцев. Внешне оно походило на ланцетника, с длинной твердой полосой вдоль всего тела и отдельными сегментами, похожими на группы мышц. Растительный мир кембрийского периода представлен сине-зелёными... и красными... водорослями и примитивными высшими растениями. Из полезных ископаемых кембрийского периода значительны месторождения фосфоритов.

РАЗДЕЛ 4

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА

ОРДОВИКСКИЙ ПЕРИОД

(приблизительно от 490 млн. до 443 млн. лет назад)