учебники / Гаврилов В.П. «Путешествия в прошлое Земли»
.pdfДЕВОНВЕК РЫБ
Ландшафт девонского времени мало чем отличался от
силурийского пейзажа. В начале девонского периода кон
тиненты были заселены пеплафитами лишь в прибреж НЬIХ заболоченных районах, животнь1е полностью отсуг ство:вали. Основные события органической жизни про
исходили в океанах, где господствовали рыбы.
Девон называют иногда веком рыб. Вначале это были
так называемые пластинокожие, или <(пющирные», рыбы.
Своеобразный панцирь покрывал голову и переднюю часть туловища (рис. 13, а). Пющирные рыбы бьmи хищ
никами, они имели челюсть с зазубреннь1ми костными пластинками. Объектом их питания были в основном ракоскорпионы. Превосходя их в маневренности и в силе,
панцирные рыбы окончательно отrеснили ракаскорпио
нов в лагуны и в прибрежные пресные водоемы. В сере дине девона появляются первые костные рыбы, разде
лившиеся в процессе эволюции на три ветви: лучеперые,
кистеперые и двоякодышащие. В девоне преобладали кистеперые - хищные рыбы с сильными зубами. Or лу чеперьiХ произоnти современные акулы и скаты. Двоя
кодышащие рыбы известны своей способностью жить в
засуnтивых условиях.
Долгое время считалось, что все представители древ-
них девонских рыб вымерли и сохранились до наших
дней лишь в ископаемом виде. Однако 1952 г. у побере жья Южной Африки и у берегов Мадагаскара бьm вы
ломен живой представитель кистеперьiХ рыб - целакант,
почти не отличавшийся от своих древних предков. У це
лаканта бьmи сильные плавники, которые выполняли
функцию ног. Тем самым бьmо подтверждено, что именно кистеперые дали начало амфибиям - первым позвоноч
ным животным, приспособившимся к жизни на суше.
В позднем девоне от кистеперьiХ рыб произоnти сте
годефалы (<(крышеголовые>>), относимые к земноводным
~
С?)
ш
~
3
о
Q.
с
ш
s
~
1-
u
ш
3
ш
>..
с
•
101
животным - амфибиям (рис. 13 б). Это бьmи первые
четвероногие обитатели суши. Во многом жизнь стего
цефалов была связана с водой. Они размножались и вы водили личинки в воде, подобно своим дальним потом кам - современным лягушкам и саламандрам. Стеrоце
фалы имели сплошную костную крьшrу черепа, вели хmц
ный образ ЖИЗНИ, IШТалИСЬ В ОСНОВНОМ рыбой.
В конце девона на суше появляются первые пауки и
клещи. Намечается, таким образом, своеобразная <<Транс
грессИЯ>> животных на материк.
Во второй половине девона от псилофитовидных рас
тений происходят плауновидные, папоротниковидньiе. В позднем девоне псилофиты почти все исчезают и конти
ненты захватывает археоптерисовая флора, названная так
по преобладанию в ней папоротника археоmериса. Кро
ме плаунов и папоротников, в состав этой флоры входи
ли также и первые семенные растения. Флора девонско
го времени приспосабливается к воздушной среде, к уве
личению в воздухе содержания кислорода. У растений
появляется кожица с устьицами - приспособление, пре
дохраняющее их от высыхания. Тело растений диффе ренцируется на стебель, корни и листья, выполняющие
|
различные функции. |
|
ДРЕМУЧИЕ ЛЕСА КАРБОНА |
|
В каменноугольном периоде создались чрезвычайно |
|
благоприятные условия для развития наземной раститель |
|
ности. Тепльm мажный климат господствовал на значи |
со |
тельных пространствах земноrо шара. В атмосфере резко |
~ |
увеличилосьсодержание кислорода ИзобИJШе осадков при |
g. |
водило к заболачиванию rромадных территорий, которые |
~ |
покрывались дремучими лесами, состоящими из rиrантс- |
С: |
ких древовидных - плауновых, хвощей и папоротников |
cri |
|
|
(лепидодендроны, сиrиллярии, каламиты). Стволы дере- |
8 |
вьев до 30-40 м в высоту и до 2 м в поперечнике обвива- |
102
JШ вьющиеся JШанообразные растеJШЯ с гибкими стебля
ми и колючками-крючками, цеiUIЯВnm:мися за стволы и
сучья. В лесах карбона появИJШсь и первые голосеменные
растения. По своей непроходимости каменноугольные леса бьmи подобны современным мангровым зарослям боло
тистых тропических побережий. Густое сплетение сучьев
и стволов деревьев создавало сумерещ-Iые дебри.
Душная, насыщенная тяжелыми запахами атмосфера
царила в каменноугольных лесах. Травянистая раститель
ность с мясистыми листьями и яркими крупными цве
тами, отмирая, формировала мощные залежи торфа. Под
давлением вьШiележащих пород и повышенной темпера
туры они преобразовывались сначала в бурые, а затем в каменные угли и антрациты. В условиях болот и озер
чаще возникали бурые угли (лимническое угленакопле
ние), тогда как в прибрежно-морских районах обычно формировались каменные угли и антрациты (параличес
кое угленакопление).
Резкое увеличение растительной биомассы на конти нентах привело к усиленному потреблению углекислоты
из атмосферы. Частично она превращалась в углерод,
накапливающийся в органическом веществе, часТИ'Пiо -
в свободный кислород, уходивший в атмосферу. Увели
чение содержания в атмосфере кислорода способствова-
ло усилению процессов химического выветривания, в
частности, окислению различных минералов.
Широкое развитие теплолюбивой и влаголюбивой фло
ры характерно для раинекаменноугольной эпохи. Эта флора получила название антракофитовой. В среднем и позднем карбоне антракофитовая флора дифференциру-
ется на вестфальскую, тушусекую и гондванскую. Пер-
вая сохранила особенности тропической флоры раннего
карбона. Тунгусская флора присуща умеренным клима-
тическим зонам и представлена кордаитовымя растени
~
м
UJ
2
3
о
Cl..
1::
~
~
~
с§
ями и папоротниками. Гондванекая флора еще более бед- 8
ная по разнообразию видов, чем тунгусская. Для нее ха
ракrерны травянисrые хвощевидные, кордаитовые и глос
соптериевые растения, произрастаю:щие в более холод
ном климате, чем представители тунгусской флоры. Леса карбона бьmи заселены земноводными - стего
цефалами и саламандрообразными животными. Они вели
малоподвижный образ жизни, часами лежали на дне бо
лот и озер, высунув из воды лишь кончик носа, выжидая
добычу. В каменноуrольный период появляются первые
пресмыкающи:еся - котилозавры, сохранившие сruюш
ную крышку черепа, как и земноводные. Прес:мыкаю щиеся (рептилии) уже имели две важные особенности:
роговой покров, предохраняющий тело от высыхания, и
способность откладывать на суше яйца с плотной обо
лочкой и большим количеством желтка. Таким образом,
связь с водой у позвоночных становится еще более сла
бой, они лучше приспосабливаются к наземному образу
жизни.
Господство по количеству видов на материках в кар боне захватывают насекомые - многочисленные пауко образные, скорпионообразные, стрекозы, таракановые и
др. Начиная с этого времени насекомые, относя:щиеся к
типу членистоногих (к тому же типу, что и три:лоби:ть1), прочно доминируют на Земле, как по количеству видов,
так и по общему количеству особей. Доля членистоногих
составляет 86 %от общего количества всех видов живот
ных, а доля только насекомых - 80 %! В настоящее вре мя на одного человека при:ходятся 250 млн. насекомых.
са Поистине Земля - планета насекомых. В некоторых же
~случаях эти мелкие представители членистоногих обра
g. зуют огромные стаи, как, например, саранча. Ученые под
~считали, что отдельные стаи саранчи весят столько же,
~сколько мoryr весить медь, свинец и цинк, добытые че
ловеком за 100 последних лет. Однако никогда в исто-
•рии Земли насекомые не достигали: таких гигантских раз-
104
меров, как в карбоне. Стрекозы имели размах крыльев до 100 см, тараканы достигали 50 см в длину.
В морях и океанах каменноугольного периода проис
ходят небольшие изменения по сравнению с девонским временем. Преобладают брахиоподы (в особенности пред
ставители отрядов спирифериды и продуктиды), голово
ногие моллюски, иглокожие (морские лилии и морские
ежи). Среди рыб сокращается количество акантод и уве
личивается число лучеперых.
Необычайно интенсивно развиваются морские про
стейшие организмы. Размеры некоторых из них, напри
мер, фузулинид, достигают до 1-2 см, тогда как обычно они измеряются долями миллиметра. Фузулиниды, так
же как и другие представители отряда фораминифер, при
нимают существенное участие в образовании органоген
ньrх известняков каменноугольного возраста. В этих из вестняках впоследствии накапливались залежи нефти и газа. ПредставителИ простейших и брахиопод являются
руководящей фауной для карбона.
ЛЕДНИКИ В АФРИКЕ |
|
В позднем палеозое наряду с областями теплого тро |
|
nического климата существовали и полярные зоны. Ши- |
:s |
рокое развитие материковьrх ледников в позднем палео- |
~ |
зое (средний, поздний карбон) достоверно установлено |
~ |
на юге Африки, в Австралии, Индии, Южной Америке, |
2 |
Антарктиде. Причем по характерным штрихам, бороз- |
3 |
|
о |
дам, царапинам, которые оставляют ледники на горньrх |
§- |
nородах при движении, по особенностям расположения |
/I] |
мореиных отложений можно восстановить направление |
ш |
а; |
|
движения позднепалеозойских ледников. Считают, что |
~ |
существовало несколько центров оледенения, где зараж |
3ш |
дались ледники и откуда они начинали движение. |
>- |
В некоторьrх случаях создается впечатление, будто цен |
с |
|
|
тры оледенения находились вне современньrх матери- |
• |
105
ков. Так, в Южной Африке, в районе г. Дурбан, штри
ховка на поверхности горных пород указьmает на то, что
льды двигались со стороны современного Индийского
океана. Это говорит в пользу существования единого су
перконтинента Гондваны в позднем палеозое. В этом
случае центр оледенения мог быть расположен в приле
гавшей непосредственно к юту Африки Антаркrиде. Прав
да, имеются иные суждения. Французский геолог П. Фур
марье считает, например, что гипотетический центр оле
денения, откуда надвигались ледники на район г. Дур
бан, отделен в настоящее время от Африки глубинным разломом и скрьп под водами Индийского океана.
Оледенение позднего палеозоя бьmо грандиозным.
Судя по мощности накопленных морен (до 300-600 м),
можно предположить, что центральные области Гондва
ныв карбоне были покрыты ледяным панцирем, толщи
на которого могла достигать 5-6 км. Периодически лед ники частично таяли. В такие периоды в толщах хаоти
ческих мореиных отложений появляются прослои лен
точных глин. Причины позднепалеозойского оледенения многие ученые видят в ином расположении полюсов (юж ный полюс, например, располагался на юге Африки), в
иной циркуляции воздушных масс и в относительно вы соком гипсометрическом положении Гондваны над уров
нем моря (известно, что чем выше мы поднимаемся, тем
становится холоднее, в среднем на 1000 м подъема тем пература понижается на 3-5 °С).
На рис. 14 изображена реконструированная палеогеог-
рафическая схема земного шара каменноугольного пери-
2 ода (около 300 млн. лет назад). Косой штриховкой выде
@. леныобласти тропического климата, для которых харак-
1.::! терны антракофитовая и вестфальская флоры. Тропики
стогда проходили в основном вдоль северных и северо
с:d восточных берегов субширотного океана Тетис, охваты
•вая современные районы Европы, частично Средней Азии,
IOb
Рис. 14. ЛШlеогеографическая схема каменноугольного периода (по Д. Тарлингу и М. Тарлинг, 1973)
запад Северной Америки, север Африки, север и заnад
Южной Америки. Предполагаемое положение экватора в
то время показано на рисунке тонкой сiiЛОiшюй линией.
Точками на рисунке· вьщелены области оледенения. Они
располагались в центре Гондваны. Стрелки указывают направление движения ледников. Площадь позднепалео
зойского оледенения бьmа необычайно велика. Эrо поро
диЛо сомнение в возможности существования таких гран
дИозных ледников. Некоторые ученые считают даже, что
на Земле не хватило бы воды для формирования столь ~
огромных ледниковых масс. Несомненно одно: в позднем
палеозое существовала четко выраженная климатическая
зональность. Области полярного климата сменялись уме
ренным климатическим поясом, который, в свою очередь,
переходил в троrmческий пояс.
~
ш
2
3
о
а.
t::
CD
|
ш |
|
s: |
ПЕРМСКИЕ РЕПТИЛИИ |
CD |
u |
|
|
1- |
|
w |
Значительное изменение климата на Земле произош- |
а |
ло в пермский период. Активные тектонические движе- |
~ |
ния герцинекой эпохи диастрофизма, начавшие прояв |
|
ляться уже в среднем карбоне, привели в начале поздне- |
8 |
107
со
~
@-
го карбона к завершению геосинклинального режима
развития во многих районах земного шара. На месте гео
синклиналей вырастают горные хребты. Урал, Западная
Сибирь, Средняя Азия, Западная Европа, восток Север
Н.)Й Америки, восток Австралии - все это бьши моло
дые горные страны, возникшие в каменноугольном пе
риоде. Моря, затоплявшие прежде эти территории, рег рессируют, освобождая огромные пространства, или ме
леют, превращаясь в гигантские лагуны. Характерной
чертой пермского времени является накопление конти
нентальных обломочных пород, имеющих красный цвет, и хемогенных лагунных отложений (каменная соль, гипс, ангидрит, доломит).
Сокращение морских бассейнов и резкое увеличение
гористой суши повлияло на климат в сторону усиления его континентальности. Пышные леса карбона, не полу
чая достаточной влаги, постепенно вырождаются, усту
пая место жарким пустыням. В связи с этим в поздней перми резко меняется флора: сокращается количество влаголюбивых хвощей, папоротников, плаунов, шире
распространяются голосеменные растения - хвойные, цикадовые и гингковые, которые приспособились к су
ществованию в засушливых условиях.
Значительные изменения происходят и в животном царстве. На суше земноводные постепенно отступают под
напором рептилий. Амфибии продолжают развиваться в тропических областях (некоторые районы Северной Аме рики, юг Европы, Юго-Восточная Азия). Многие амфи бии приспосабливаются к жизни в дельтах рек, в лагунах и даже в более сухих местах. Рептилии, которые не нуж-
дались в воде при размножении, захватывают в первую
~ очередь пустынные, полупустынные и степные простран-
сства.
cri |
Развитие наземной фауны позвоночных шло, по-ви- |
|
8 димому, в нескольких сравнительно обособленных цен-
108
трах. Одним из таких центров считают Северную Аме рику (Техас), откуда известны богатейшие находки ран
непермс:ких амфибий (стегоцефалов) и рептилий. После
дние бьти более разнообразны. Кроме типичных репти лий, среди них обнаружены примитивные пресмыкаю щиеся (котилозавры), имеющие некоторые сходные чер
ты со стегоцефалами. Особенности захоронения этих
животных указывают на то, что пермекая фауна Техаса
обитала в основном по берегам небольших озер, болот,
рек, где обильная травянистая растительность давала
пищу крупным травоядным рептилиям.
Другим возможным центром развития пермских по
звоночных считают Южную Африку. Здесь обнаружены
остатки котилозавров, териодонтов и дицинодонтов. Ко
тилозаврытравоядные массивные живоrnые, дости
гавшие 3 м в длину; их кожа бьша покрыта характерны ми роговыми выростами, со:щававшими своеобразный за
щиrnый панцирь.
Распространение рептилий из центров возникновения |
|
|
происходило по двум основным пуrям: из Северной Аме |
|
|
рики через Западную Европу до современного Урала, а |
|
|
из Южной Африки на северо-восток через Индию и Сред |
|
|
нюю Азию в Восточную Европу и Великобританию и на |
s: |
|
юго-запад - в Южную Америку. В пределах территории |
||
~ |
||
России аналогичная фауна обнаружена в районах р.Се- |
м |
|
верной Двины (комплекс фауны сходный с североаме- |
~ |
|
риканской) и в районах г. Тетюши и г. Очеры (комплекс |
3 |
|
фауны, тождественной южноафриканской). |
о |
|
§- |
||
В морях и океанах пермского времени также проис- |
со |
|
ХОдяТ существенные изменения. Если в течение всего |
~ |
|
пермского периода продолжают развиваться фузулини- |
~ |
|
ды, губки, головоногие моллюски, кораллы, то конец |
§ |
|
перми для многих из них явился роковым рубежом. Вы- |
~ |
|
мирают фузулиниды, некоторые кораллы (табуляты, че |
|
|
тырехлучевые кораллы), некоторые головоногие моллюс- |
8 |
109
ки из науrилоидей и аммоноидей, некоторые иглоко
жие. Полностью вымирают также акантоды, древние лу
чеперые рыбы, палеозойские группы кистеперых и двоя кодышащих рыб. Резко сокращается количество хряще вых рыб. Таким образом, конец позднего палеозоя, оз
наменовавшийся образованием новых эпигерцински:х
платформ, отличается также и значительным обновле
нием флоры и фауны, что опять-таки явилось прямым
следствием изменения геологической и географической
обстановок в конце палеозоя.
МЕЗОЗОйСКАЯ ИСТОРИЯ
Мезозойский этап развития Земли богат интересны
ми геологическими событиями: раскалываются суnеркон
тиненты Лавразия и Гондвана, отдельные блоки литос
феры, соответствующие современным материкам, посте
пенно отдаляются друг от друга, давая начало новым оке
аническим впадинам. Принципиальные изменения про
исходят и в животном мире: появляются первые млеко
питающие и птицы, в конце мезозоя вымирают динозав
ры. Все эти изменения происходят на протяжении мезо зойской эры (170±10 млн. лет), состоящей из трех пери
одов: триасового, юрского и мелового.
ЗЕМНОЙ ШАР сlРЕЩИТ ПО ШВАМ•
Начало мезозойского этапа знаменуется широкой рег
рессией морей и океанов. Рост размеров суши, начав шийся еще в пермском периоде за счет горообразова а:~ тельных процессов, продолжался и в триасе. На обшир
~ныхтерриториях платформ преобладал континентальный
g. (геократический) режим, поэтому накапливались в ос
~новном обломочные красноцветные отложения (пески,
~глины). В Азии имеются сероцветные обломочные осад
ки триаса с включением прослоев каменного угля.
8 Триасовый периодначало раскола Гондваны. В раз-
110