ЗИМНЯЯ СЕССИЯ / ксе / Концепции современного естествознания

опять же необязательно), через некоторое, скорее всего довольно продолжительное, время различие наследственного˝ вещества особей из разных популяций станет настолько большим, что их половые клетки окажутся несовместимыми, т. е. они не будут больше сливаться в одну клетку, из которой потом вырастет новая зрелая и плодовитая особь. Это и буде˝т означать, что две части одного вида превратились в два раз˝- ных вида.

Считается, что у растений видообразование происходит и иначе: иногда бывает так, что особи разных видов скрещиваются и дают какой-то третий вид, не очень похожий внешне

èпо строению на родителей. Однако если они скрещиваются, имеет ли смысл считать, что это разные виды?..

Наблюдается и такое явление. На огромных пространствах обитают какие-то популяции особей, принадлежащих к одному виду. Особи из любых соседних популяций спариваются

èдают жизнеспособное и плодовитое потомство. Этим и определяется то, что они – один вид. Но если взять двух особей˝ из самых крайних популяций, то они род уже почему-то продолжить не способны. Значит, это разные виды, только граница между ними не существует, или, как выражаются, она сильно «размазана» в пространстве. Именно так обстоит дел˝о, например, с одной разновидностью лягушек, популяции кото-˝ рых на американском континенте вытянулись в линию с севера на юг от Канады до Флориды. И это не единственный случай.

Доказательства естественного видообразования. Вещественными доказательствами видообразования считаются о˝собенности ископаемых останков, сходство внешнего и внутре˝н- него строения животных и искусственный отбор. Рассмотрим˝ все это по порядку.

Ископаемые останки действительно склоняют к мысли о том, что животный мир претерпевает изменения. В земле обнаруживаются кости, которые не могли принадлежать особям ныне существующих видов. Находят также отпечатки тел животных, которых сейчас нет и о которых не сохранилось письменных свидетельств. Останков же особей современных˝ видов в глубоких слоях нет. Таким образом, сейчас на Земле обитают существа, которых скорее всего не было в далеком прошлом; напротив, те, что жили в незапамятные времена, к настоящему времени вымерли.

Массовые вымирания видов в далеком прошлом разные исследователи пытались объяснить такими причинами:

111

•недалеко от Земли взорвалась звезда;

•на Землю упало большое небесное тело, которое подняло в˝ воздух огромное количество пыли или водяного пара (в зави˝- симости от того, куда оно упало – на сушу или в море), а также, возможно, отравило воду морей и океанов какими-то ядами;

•магнитное поле Земли поменяло направленность;

•моря охладились из-за сползания в них льдов в крайних се˝верных и южных областях;

•морская вода сделалась чрезмерно пресной, изменился ее˝ солевой состав, в частности стало мало солей кальция;

•растения произвели слишком много кислорода;

•повальная болезнь.

Особенно с этими причинами хотели связать вымирание больших ящеров (динозавров), которое, как сейчас считается˝, произошло около 65 миллионов лет назад.

Как установлено, в прошлом возникновение и исчезновение видов происходило постоянно и для каждого вида при- чины были свои. Поэтому не нужно сводить все к действию какой-то единственной силы. Например, динозавры вымерли далеко не одновременно. Кроме того, виды сотнями и тыся- чами исчезали и до этого.

В 80-е годы ХХ века Сергей Неручев (Россия) попытался связать угасания и возрождения животных царств с явлениями, происходящими в срединных хребтах морей. Эти хребты, опоясывающие всю Землю, были обнаружены в 50-е годы XX века. Вдоль оси хребтов идут ущелья, через которые из глубин Земли поднимаются разнообразные вещества, в том числе и радиоактивные, которые сильно влияют на животных,˝ особенно на их зародыши, что приводит к появлению необыч- ных существ. Выбросы из ущелий происходят, судя по некоторым признакам, неравномерно: возможно, бывают относительно непродолжительные времена, когда они достигают огромных объемов. Тогда вода морей перенасыщается излуча˝- ющими веществами, большинство видов гибнет, а остаются только те, которые нечувствительны к излучению. Как прави˝- ло, это довольно простые животные. Затем количество выбро˝- сов уменьшается, начинается видообразование, появляются сложные организмы. Через какое-то время (по Неручеву, примерно через каждые 30 миллионов лет) все повторяется…

Так или иначе, вопрос о том, как связаны между собой древние и новые виды, остается открытым, поскольку промежуточные звенья между различными группами животных обычно отсутствуют и никто пока не наблюдал превращение

112

одного вида в другой. Этот недостаток до некоторой степен˝и восполняется большим сходством внешнего и внутреннего строения животных – вплоть до молекулярного уровня.

Так, еще в 1828 году Карл Бэр (Россия, 1792–1867) заметил, что зародыши живых существ на самых ранних ступенях развития очень похожи. Причем у них есть зачатки органов, которые в дальнейшем не вырастут и, следовательно, никак н˝е будут использоваться. Основываясь на этих наблюдениях, Эрнст Геккель (Германия, 1834–1913) выдвинул положение: особь в своем развитии повторяет путь всего своего вида (1866). Звучало это так: «Онтогенез повторяет филогенез». Как считается сейчас, это не очень верно, поскольку у особи есть далеко не все признаки ее предков.

Искусственный отбор, производимый человеком умышленно или неумышленно (первое относится к породам домашних животных, второе – к болезнетворным бактериям и вирусам), тоже расценивается как доказательство возможности (но то˝лько возможности!) естественного видообразования по закона˝м, открытым Дарвином и Воллесом.

Гипотезы о возникновении жизни. По вопросу о происхождении животных вообще есть такие мнения:

•жизнь существует столько, сколько существует мир, а мир˝ вечен;

•жизнь самопроизвольно и случайно зародилась из неживо˝го вещества;

•первые животные осмысленно созданы некой внутримиров˝ой или сверхмировой разумной силой.

Решить, что из этого имело место на самом деле, в наши дни все еще нельзя. Однако в рамках естествознания мы пытаемся воздержаться от ссылок на бога или богов.

Иногда к вышеприведенному списку добавляют предположение, что жизнь на Землю была занесена извне. Нетрудно понять, что это не решение вопроса, а просто перенос задачи˝ в другое место. Ведь важно узнать, как возникли первые животные; а то, где это произошло, для науки уже не столь существенно.

Луи Пастер (Франция, 1822–1895) в середине своего века поставил ряд опытов, которые были призваны еще раз проверить возможность самозарождения животных. В наглухо закрытый сосуд он помещал куски мяса, длительно выдержан-˝ ные перед этим в кипящей воде с целью уничтожения в них всех живых существ. Потом он ждал целых четыре года, давая новой жизни возможность самозародиться. Но ничего такого˝

113

не происходило. Отсюда он сделал вывод, что живое из неживого не появляется.

Но в 1912 году Жак Л¸б (США, 1859–1924), пропустив разряд через газовую смесь, получил одну из так называемы˝х аминокислот, которые являются важной составляющей живых˝ тел. Предполагают, что там образовались и другие аминокис˝- лоты, но в столь малом количестве, что Л¸б не смог их обнаружить. Опыт показывал, что вещества, из которых состоят животные, могут возникать сами собой.

Предположение о случайном зарождении животных на Земле вновь начал защищать в 1922–1923 годах Александр Опарин (Россия, 1894–1980). Он полагал, что на первозданной Земле под действием излучения в больших количествах образовались сложные углеродосодержащие вещества, посл˝у- жившие потом строительными кирпичиками, из которых слепые силы собрали первых живых существ.

Считается, что в наши дни живое таким образом уже не возникнет, потому что те строительные кирпичики, только возникнув, сразу же пойдут в пищу уже существующим организмам. Это не совсем верно, поскольку животное не может питаться всем, что ему попадется. Пищей для него является лишь то, что может быть усвоено, переработано и пущено на восполнение естественной убыли вещества. Поэтому если строительные части окажутся совсем иной природы по сравнению с имеющимся животным миром, они не будут поглощены, а значит, смогут стать игрушками слепых сил, что в данном случае и требуется.

Широко известным стало возражение астронома Фреда Хойла (Британия, 1915–2001): случайное и самопроизвольное зарождение даже простейшего животного в куче нужных для этого веществ так же невероятно, как и то, что буря, пронесшаяся над мусорной свалкой, соберет самолет.

Скорее всего, Хойл ошибается: нет никаких оснований считать эти события невозможными, хотя для нашей эпохи они маловероятны. Это легко показать именно на примере с самолетом. Самолеты возможны, потому что они действитель-˝ ны: люди сделали уже десятки тысяч средств передвижения такого рода. Но то, что создано умышленно и искусственно, может быть собрано случайно игрой совершенно неразумных˝ и слепых сил.

Можно бросить одновременно тысячу игральных кубиков, и выпадут все шестерки. Можно бросить эту тысячу кубиков тысячу раз, и каждый раз будут выпадать только шестерки. В

114

этом нет решительно ничего невозможного, это всего лишь маловероятно для нашей эпохи. Но природа, образно выражаясь, может быть, извечно только то и делает, что бросает такие кубики, и в этой вечности вполне могут осуществиться любые события, какой бы малой ни была их вероятность. И только совершенно невозможное никогда не произойдет.

Предположение Опарина получило хорошее подтверждение лишь в 1953 году, когда Гарольд Юри (США, 1893–1981) и Стенли Миллер (США, 1930–2007) пропустили искру через смесь водорода, паров воды, метана и аммиака (предполагаемый состав воздуха на первозданной Земле) и получили сраз˝у несколько десятков сложных углеродных соединений.

Развитие жизни на Земле. Древнейшие обнаруженные останки земных живых существ имеют возраст около 3,8 миллиарда лет. Вероятно, жизнь должна была зародиться на Земле вскоре после образования морей. Дело в том, что в присутствии в воздухе свободного кислорода образование˝ хоть сколько-нибудь сложных соединений на углеродной основе невозможно, поскольку кислород будет быстро окислят˝ь их до углекислоты и воды, а из этих веществ никакая жизнь по современным представлениям не способна возникнуть. Некоторое же количество кислорода, как уже говорилось, може˝т появиться в воздухе вследствие разложения водяного пара˝ под действием солнечного излучения.

Первые живые существа были простейшие – одноклеточ- ные, безъядерные и размножающиеся простым делением (так называемые прокариоты). Единичные многоклеточные животные существовали, возможно, уже 3,5 миллиарда лет назад, но в большом количестве появились позднее. Около 2,5 миллиардов лет назад возникли фотосинтезирующие цианобактерии – они были способные поглощать углекислоту и выделять кислород. Для многих организмов, однако, соприкосновение с кислородом оказалось гибельным. Так произошло первое большое вымирание на Земле.

Зачатки ядра в клетках появляются 2,3–2,0 миллиарда лет назад. Клетки с ядром (эукариоты) – 1,8–1,6 миллиарда лет назад. Многоклеточные красные водоросли и эукариоты с по-˝ ловым размножением – 1,2 миллиарда лет назад.

После второго оледенения, в период 650–540 миллионов лет назад (это время называется эдиакарий, или венд) моря заполнили разнообразные водоросли, планктон, полипы, меду˝- зы, плоские черви, а также предки будущих кольчатых червей, членистоногих, моллюсков и иглокожих. Вместе с тем было

115

много организмов, не похожих на какие бы то ни было позднейшие. Это означает, что данные ветви развития оказали˝сь тупиковыми. На берегах водоемов из останков живых существ постепенно образуется почва. На смену фрактальной симметрии, свойственной ранним многоклеточным, приходит симметрия двусторонняя. У некоторых организмов начинается выработка твердой оболочки и подобия костей.

Эдиакарий, или венд, знаменует собой переход от первона- чальной эпохи скрытой жизни (криптозой) к эпохе явной жизни (фанерозой). Последняя же делится на палеозой («древняя жизнь»), мезозой («средняя жизнь») и кайнозой («новая жизнь»), а те в свою очередь на еще более короткие периоды. Именно по ним мы и будем в дальнейшем освещать развитие организмов.

Начинаем с палеозоя, который продолжался в общей сложности около 290 миллионов лет.

Кембрий (540–490 млн. лет назад). Земные моря полностью заселены – здесь процветают водоросли, губки, кишечнополостные (полипы), иглокожие (морские звезды), плеченогие, черви, моллюски с раковинами, членистоногие с жабрами˝ и глазами. Особенно многочисленны так называемые трилобиты – к концу кембрия они составляют до 60% всех животных. Среди членистоногих есть крупные хищники – эвриптериды, достигающие в длину 2–3 метров. Появляются первые пока еще очень маленькие позвоночные рыбки (1–2 сантиметра). Из известковых скелетов организмов образуются рифы.

Ордовик (490–440 млн. лет назад). Позвоночные представлены панцирными бесчелюстными рыбами. По-прежнему много хищных ракоскорпионов. Помимо них на обитателей морей наводят страх ортоконы – дальние родственники каль˝- маров и креветок. Некоторые из них вырастают до огромных размеров. Например, камероцерас достигал 10 метров в длину. Первые растения на суше – сосудистые бескорневые (псилофиты). В конце периода большое вымирание – прекращает существование около 60% видов и 25% семейств.

Силур (440–415 млн. лет назад). Время выхода животных из воды. Сушу начали осваивать морские скорпионы, имевшие наряду с жабрами зачаточные легкие, и черви. Будучи одними из первых в морях и первыми на земле и в воздухе, членистоногие дольше многих других групп развивались в этих средах и соответственно лучше освоились здесь. Поэто˝му до сих пор по меньшей мере четыре из каждых пяти видов животных относятся именно к членистоногим, из которых

116

самые многочисленные – насекомые. Например, некоторые се˝- мейства жуков и бабочек насчитывают больше видов, чем все˝ позвоночные вместе взятые.

Девон (415–360 млн. лет назад). Появляются головоногие (аммониты и белемниты), существа с плавательным пузырем, челюстноротовые рыбы – лучеперые, кистеперые и двоякодышащие. Хищные рыбы представлены знакомыми акулами, пока сравнительно небольшими, а также необычными видами: например, гинерия вырастала до 5 метров и весила до 2 тонн, дунклеостей – до 10 метров и 12 тонн. Первые растения из группы папоротников, хвощей и плаунов, несколько позже – древовидные растения. Первые голосеменные. Пауки, клещи, многоножки и бескрылые насекомые осваивают сушу. Сухопутные членистоногие мельчают: их слабые легкие не способ˝- ны обеспечивать кислородом большое тело. Конечности неко˝- торых рыб (тиктаалик) позволяют им выползать из моря.

Произошедшие от этих рыб земноводные, или амфибии (например, ихтиостеги и гинерпетоны), готовятся стать еще одними хозяевами мира. В конце периода очередное большое вымирание – исчезло примерно 50% видов и 25% семейств.

Карбон (360–300 млн. лет назад). Это время, как уже сообщалось, примечательно тем, что содержание кислорода в воздухе приблизилось тогда к 35%. Такого на Земле не было ни прежде, ни после. Возможно, это и стало одной из причин гигантизма тогдашнего животного мира… Суша покрылась за˝- болоченными лесами, растения нередко возвышались на 40– 50 метров. Появились крылатые насекомые – и тоже немаленькие: размах крыльев некоторых стрекоз достигал 1 метр˝а. В лесах ползали огромные многоножки – до 2,5 метра в длину. В морях начинается развитие брюхоногих моллюсков с легкими. Земноводные (особенно стегоцефалы, или лабиринтодонты) переживают свой расцвет. От них берут начало первые рептилии (например, котилозавры, которые питались˝ насекомыми и в отличие от своих прародителей уже обходились без кожного дыхания). Первые растительноядные и хищники: звероподобные рептилии, или терапсиды (особенно пеликозавры из группы синапсидов). Некоторые рептилии (мезозавры и им подобные) вернулись в воду; их ноги естествен-˝ ным образом превратились в плавники.

Пермь (300–250 млн. лет назад). Насекомые уменьшаются в размерах. Засуха, охватившая б`льшую часть Пангеи, приводит к исчезновению многих папоротников и плаунов. Появ-˝ ляются хвойные деревья. Много пеликозавров (эдафозавры и˝

117

диметродоны), крокодилообразных стегоцефалов, раститель˝- ноядных рептилий (например, скутозавры из группы парейазавров). У некоторых звероподобных рептилий (терапсидов) впервые появляются гладкая кожа, усы, клыки и пахучие железы, – признаки, которые станут обычными у произошедших от них млекопитающих. К числу подобных терапсидов относятся хищные горгонопсы (в длину до 5 метров и весом до 1 тонны) и растительноядные дейноцефалы (до 6 метров и 1,5 тонн). Очень много так называемых дицинодонтов (от 0,5 до 4 метров в длину); они утратили все зубы, кроме верхних, а рот их стал похож на клюв. В конце периода – самое значительное из известных вымираний, вызванное, вероятно˝, длительными и очень мощными извержениями в Сибири: с лица Земли исчезает 95% морских видов, 83% видов насекомых и 70% видов наземных позвоночных (животный мир полностью лишился 60% от общего числа семейств).

С этими изменениями принято связывать начало мезозоя, который делится на три периода.

Триас (250–200 млн. лет назад). Исчезают гигантские папоротники, хвощи и плауны. Их вытесняют голосеменные (особенно хвойные). По-прежнему много терапсидов (стада листрозавров, относящихся к этой группе, заполняют всю сушу). Начало господства насекомых и рептилий (пресмыкающихся). Эупаркерия, которая с большой вероятностью была одним из прародителей динозавров, обладала особенностью˝, отсутствовавшей прежде в животном мире, – она могла бегать на задних лапах. От архозавров происходят динозавры, птерозавры и крокодилообразные рептилии. Появляются первые˝ млекопитающие, пока еще яйцекладущие, как и их предки. Примерно 220 и 200 млн. лет назад два очередных вымирания (гибнет 25% семейств). Причины этих событий до сих пор точно не выяснены – либо засуха, либо извержения, либо падение астероидов (например, 215 и 200 млн. лет назад).

Юра (200–145 млн. лет назад). Сушу покрывают хвойные леса. Вымирают семенные папоротники. Возникают первые покрытосеменные, первые цветковые растения и их опылители. Насекомые и динозавры вступают в эпоху расцвета. Самые известные ныне представители «ужасных ящеров» того времени – диплодок, брахиозавр, стегозавр, аллозавр, лиоплевродон. Появляются летающие ящеры, птицы и сумчатые млекопитающие.

Мел (145–65 млн. лет назад). Время гигантов: аргентинозавры, тираннозавры, мозазавры, птеранодоны, орнитохейры ˝и

118

им подобные безраздельно властвуют на суше, в море и воздухе. Появляются плацентарные млекопитающие. Хвойные, папоротники и саговники постепенно вытесняются цветков˝ы- ми растениями. В конце периода – вымирание, вызванное, как принято считать, падением многокилометрового астероида˝ в Мексике. Поднятая им в атмосферу пыль на многие годы перекрыла солнечному свету доступ к поверхности земли.

Первыми из-за этого пострадали растения – они не могли существовать без фотосинтеза; за ними последовали растительноядные создания, оставшиеся без пищи, за ними – плотоядные. Видовые потери: динозавры – 100%, птицы – 95%, млекопитающие – 90%, насекомые – 40%, земноводные – 15%. Полностью исчезло 20% семейств. Пережить все эти невзгоды смогли только звери, вес которых не превышал нескольких десятков килограммов. Так, из пресмыкающихся остались лишь небольшие крокодилы в тропиках.

Позднемеловое вымирание означает конец мезозоя и нача- ло последней эпохи – кайнозоя. Она тоже подразделяется на˝ три периода.

Палеоген (65–23 млн. лет назад). В морях господствуют головоногие – осьминоги, каракатицы, кальмары. Зарождают-˝ ся китообразные. Крупнейшие хищники на суше теперь птицы. Например, гасторнис вырастал до 2,2 метров в высоту. По-прежнему много насекомых. Начало расцвета млекопитающих, птиц и цветковых растений. Первые более или менее современные млекопитающие появляются 55–35 млн. лет назад: киты (в том числе хищные), слоны, копытные, грызуны. Несколько позже (35–23 млн. лет назад) – человекообразные обезьяны, носороги, верблюды, свиньи. Некоторые носороги – бронтотерий и особенно индрикотерий – по размерам

èвесу уже не уступают динозаврам. Около 30 млн. лет назад вымирание уносит 20% видов животных.

Неоген (23–2,6 млн. лет назад). Плацентарные млекопитающие вытесняют остальные подгруппы – яйцекладущих и сумчатых. Саблезубые тигры, гигантские ленивцы (мегатери˝й)

èгигантские слоны (дейнотерий) властвуют на суше. Однако в целом победа млекопитающих, о которой иногда говорят, была очень и очень относительной: по видовому разнообразию они, например, так и не смогли превзойти рептилий, сильно пострадавших в эпоху позднего мела; и, как уже отмечалось выше, они безнадежно отстают по этому показателю˝ от мух, муравьев, бабочек, жуков, кузнечиков, стрекоз, пауков

èракообразных.

119

Антропоген (начался 2,6 млн. лет назад). Вымирают крупные млекопитающие, появляются последние на сегодня виды человека – неандертальцы и кроманьонцы (те и другие около˝ 180 тысяч лет назад). Неандертальцы, впрочем, вымирают 20 тысяч лет назад.

Видовое разнообразие жизни. По этому вопросу имеющиеся данные достаточно противоречивы, разброс значений, приводимых разными исследователями, по некоторым группам видов составляет десятки, а по насекомым даже сотни тысяч единиц. Поэтому остановимся на некоторых примерах. Известный русский зоолог Андрей Банников в одной из своих книг, изданной еще в 1978 году, называет следующие величи- ны: количество известных видов животных – примерно 2 миллиона, растений – примерно 400 тысяч. По основным сообществам животные распределяются так (относительно р˝а- стений соответствующих сведений Банников не приводит):

Простейшие ...........................................	30 тыс. видов
Беспозвоночные
Мшанки ....................................................	3
Губки .........................................................	5
Иглокожие ..............................................	6
Плоские черви .......................................	6
Кольчатые черви ...................................	7
Кишечнополостные ..............................	9
Круглые черви ......................................	10
Членистоногие (без насекомых)	.... 70
Моллюски .............................................	108
Насекомые ..........................................	1200
Хордовые
Низшие хордовые ..................................	7
Позвоночные
Круглоротые .......................................	0,05
Хрящевые рыбы ..................................	0,5
Земноводные ........................................	2,4
Млекопитающие ..................................	4,2
Пресмыкающиеся ................................	6,0
Птицы ......................................................	8,6
Костные рыбы ....................................	19,5

Если сложить все вышеприведенные числа, то в совокупности это будет только 1,5 миллиона, а не 2, как было заяв-

120