Фанерозой начинается с кембрийского периода (570—500 млн. лет назад). В кембрии известны представители всех типов и большинства классов животных. Но господствующее положение занимали трилобиты (рис. 10). На долю этих членистоногих приходится около 60% всех палеонтологических находок кембрия. Многие из них по внешнему виду чем-то отдаленно напоминают современных мокриц. Трилобиты имели хитиновый панцирь, толстый на спинной части и очень тонкий на брюшной, в большинстве случаев не сохраняющийся в ископаемом состоянии. Среди них были и ползающие по дну, и плавающие; почти все они имели в той или иной степени развитые глаза. Жили трилобиты главным образом на мелководье, тем более что начало кембрийского периода знаменуется наступлением моря на сушу и большим распространением мелководных морей.
Другую распространенную группу организмов представляли двустворчатые плеченогие — брахиоподы. Отличительная особенность их раковины состоит в том, что плоскость симметрии проходит поперек створок (у двустворчатых моллюсков, широко развитых и в современных пресных водоемах, плоскость симметрии проходит между створками). На долю плеченогих приходится около 30% находок животных остатков кембрия.
Таким образом, находки остатков всех остальных групп составляют около 10%, и большую часть из них —археоцеаты. Эти нижнекембрийские организмы с внутренним известковым скелетом образовывали подводные банки, береговые и барьерные рифы. По внешнему виду археоцеаты напоминают кубки (рис. 11), иногда достигающие внушительных размеров: до 40—80 см в поперечнике и до 100—150 см в высоту. Интересно, что археоцеаты обычно не встречаются там, где широко развиты трилобиты. Кроме этих основных представителей животного мира кембрия известны иглокожие, черви, кишечнополостные — медузы, гидроидные полипы, губки, примитивные брюхоногие моллюски (современные широко развитые представители этого класса — обычные башенкообразные прудовики). Известны в кембрийских отложениях находки и простейших организмов — крохотных известковых фораминифер и кремневых радиолярий.
Широко развиты были и водоросли: не только древние сине-зеленые, но и красные, зеленые, которые начали теснить сине-зеленые. Все эти организмы — морские, суша в кембрийское время представляла еще пустыню. Лишь кое-где на прибрежных камнях появились пленки водорослей и, возможно, подушки растений, близких к мхам.
Фауна следующих двух систем палеозоя — ордовикской и силурийской (500—440 и 440—405 млн. лет назад) представляет собой дальнейшее развитие кембрийских форм.
Распространенные в кембрии трилобиты были широко развиты и в этих двух периодах. Но скелеты их становятся не хитиновыми, а преимущественно известковыми, появляется способность сворачиваться наподобие современных лесных ежей. Возникли у трилобитов и хорошо развитые сложнодифференци-рованные глаза: полулунные, телескопические (на «ниточках», как у
10. Реконструкция трилобита
А) вид сверху Б) процесс линьки у трилобитов животное наподобие современного речного рака выползает из своего лопнувшего панпиря.
Эти животные были наиболее распространенными жителями Земли около 500 млн. лет назад
11. Различные формы кубка археоцеат — раннекембрийских одиночных или кол он и а л ьн ых бе сп оз вон очи ых, ведших
прикрепленный образ жизни
наших речных раков), фасеточные, похожие на глаза насекомых. Трилобиты «выросли» — некоторые их представители стали достигать полуметра и более; многие стали отличными пловцами. Все это свидетельствует о большей дифференциации трилобитов, различном образе жизни, который они вели. Одни активно передвигались, ползали, плавали; другие, поджидая добычу, зарывались в ил и выставляли только свои глаза — перископы; третьи предпочитали более твердое дно. Несмотря на такую разностороннюю специализацию, к концу силура класс трилобитов начинает вымирать — их вытесняют другие животные. Вполне возможно, что одними из этих животных были головоногие моллюски наутилоидеи. Наутилои-деи известны с позднего кембрия, но в то время они едва достигали длины одного сантиметра. В ордовикское и силурийское время наутилоидеи — грозные хищники и отличные пловцы (рис. 12). Их размер, например, у рода эндоцерас достигал двух и более метров. Вероятно, от них-то и приходилось сворачиваться и прятаться трилобитам. Подстать им были силурийские ракоскорпионы, достигавшие трехметровой длины (рис. 13). Из иглокожих к морским лилиям, звездам и голотуриям добавились морские ежи, значительно увеличилась численность плечено-гих. Один из ордовикских представителей плеченогих — лингула — даже благополучно дожил до наших дней (рис. 14). В ордовике появились панцирные рыбы — представители позвоночных. Это, конечно, важное событие — мы сами входим в этот подтип.
Но, пожалуй, самым важным событием явилось завоевание суши. Первыми, на сушу вышли псилофи-ты. Это были болотные низкорослые растения, не имевшие еще настоящих корней (рис. 15). Стебли пси-лофитов были голыми или покрытыми игловидными либо чешуевидными образованиями, игравшими роль . листьев. Вряд ли первые из извест-/ ных нам наземных растений сразу вышли на лишенную почвы сушу. Скорее всего в это время бактерии и наземные водоросли успели подготовить соответствующий субстрат. А некоторые палеонтологи и геологи даже считают, что процесс почвообразования начался еще в далеком докембрии. Что же явилось причиной выхода растений на сушу, что заставило покинуть освоенный уже океан? Одной из возможных причин
13. Один из представителей гигантских ракоскорпионов
Эти силурийские животные по образу жизни и некоторым особенностям строения приближаются к ракообразным, но в то же время близки к наземным паукообразным — скорпионам
14. Современный представитель плеченогих (брахиопод)
Этот ордовикский род — лингула — дожил до наших дней
могло быть изменение состава атмосферы (Лебедев, 1977). Недавно с помощью меченых атомов было установлено, что не только СОг, но и СО поглощаются растениями. При этом СО как источник углеродистого питания имеет ряд преимуществ перед СОг • Углекислый газ поглощается растениями только на свету и по реакции: С02+ 2Н2Оь' + у = излуч.^ -»СН20 + Н20 + 02* образуются свободный кислород и формальдегид. Моноокись углерода может поглощаться растениями даже в темноте также с выделением (правда, вдвое меньшим) свободного кислорода. Причем для образования формальдегида за счет СС^ требуется затратить 124,1 ккал. световой энергии на 1 г/моль, а за счет СО — всего 56,5 ккал, т. е. в 2 с лишним раза меньше.
Растворимость СО в воде по сравнению с СОг очень низка. Постепенное уменьшение содержания СО в атмосфере и еще большее в воде создавало условия углеродного голодания для водных растений и могло быть мощным стимулом для подъема осевой стеблевидной части над водой. Исчерпание через многие миллионы лет СО из атмосферы заставило растения использовать непосредственно и атмосферную С(\.
Подъем стеблевидной части над водой служил причиной развития корневой системы как органа опоры и извлечения из донных осадков необходимых других элементов питания. Развитие корневой системы и периодическое пересыхание водоемов сделали растения способными выйти на суровую сушу.
За первыми растениями покинули океан и первые животные. В основном это были представители членистоногих — ракоскорпионы, многоножки, клещи.
В следующий, девонский период (405—350 млн. лет назад) крупные прямые наутилоидеи и гигантские ракоскорпионы вымирают. На смену им приходят другие головоногие моллюски — аммониты (рис. 16). Широко развиваются рыбы: в девоне возникли предки всех современных форм рыб, но особое развитие получили панцирные рыбы (рис. 17). Кроме них довольно широко были распространены акулоподобные рыбы, а также двоякодышащие и кистеперые. Последние могли жить в пересыхающих водоемах, выползать на сушу, частично использовать для дыхания атмосферный воздух. Эта ветвь жизни дала амфибий — наземных позвоночных, развитие которых еще связано с водной средой.
Обильно заселяются и водоемы с ненормальной соленостью: в девонское время были широко развиты мелководные моря, заливы, лиманы, лагуны, пресные озера. Помимо рыб в них обитали плеченогие, ракообразные, двустворчатые моллюски.
Наземная фауна пока еще была довольно бедна и представлена в основном насекомыми, скорпионами, мелкими стрекозами и др. Напротив, наземная флора активно развивается. В конце раннего девона вымирают псилофиты, а на смену им приходят папоротникообразные и голосеменные, образующие на низких выступах суши настоящие леса (рис, 18).
Псилофиты, папоротникообразные — это споровые растения, для
12. Дно силурийского моря около 400 млн. лет назад
На заднем плане изображены различные водоросли и представители иглокожих животных, стебли которых заканчивались красивой чашечкой с подвижными щупальцами. Кораллы представлены как колониальными формами (подушкообразные колонии), так и одиночными, кубкообразными. На переднем плане — трилобиты, головоногие хищные наутилоидеи с прямой и слегка изогнутой раковиной, имеющей красивый цветной узор;
В правом нижнем углу — раковинки плеченогих, в середине — зарытые в песок раковинки отмерших брюхоногих моллюсков
15., Псилофиты — первые известные в геологической истории наземные растения
У всех лсилофитов побеги многократно дважды (дихотомически) ветвились
16. Реконструкция восьмирукого головоногого моллюска аммонита В большинстве случаев это были хорошо плавающие хищники, жившие 400 — 70 млн. лет назад. Диаметр раковин у разных родов от нескольких миллиметров до 2 м
17. Один из представителей девонских панцирных рыб
В целом это были плохие пловцы, предпочитавшие пресные и опресненные
водоемы которых характерно чередование поколений. Вначале из споры образуется пластинка — заросток, на которой возникают яйцеклетка и подвижные мужские гаметы. Только после оплодотворения из яйцеклетки вырастает основное растение. У голосеменных размножение происходит семенами, без чередования поколений.
В каменноугольном периоде, или, как обычно говорят, в карбоне (350—285 млн. лет назад), вымирают последние трилобиты. Широко распространены кораллы, форами-ниферы, имеющие большое породообразующее значение, а также бра-хиоподы, аммониты. Если в девоне рыбы большей частью жили в континентальных опресненных водоемах, то рыбы карбона — уже главным образом морские животные. Это прежде всего хрящевые акулоподоб-ные рыбы, не имеющие плавательного пузыря. Панцирные рыбы к началу каменноугольного периода вымирают.
На суше господствуют земноводные. Важнейший момент в развитии биосферы карбона — приобретение некоторыми амфибиями способности размножаться вне воды. Появились первые пресмыкающиеся, увеличилось многообразие насекомых, начинавших завоевывать воздушную среду. Стрекозы, жуки, тараканы дополняли разнообразие наземной фауны.
Очень богата флора каменноугольного периода. По обильным залежам каменного угля, образовавшегося из растений этого времени, и получил название весь период. Из наземной растительности кроме древовидных папоротников следует прежде всего отметить споровые — плауновые лепидодендроны и сигилярии, достигавшие в высоту 30—40 м, и чле-нистостебельные — каламиты, напоминающие современные хвощи, но достигавшие 20—30 м в высоту (рис. 19). Из голосеменных наибольшее значение имели семенные папоротники с семенами на концах листьев и кордаиты — предшественники хвойных.
В раннюю эпоху пермского периода (285—240 млн. лет назад) флора изменилась мало, если не считать появления гинкговых и цакадовых (представители обеих групп дожили в тропических лесах до нашего времени). Но к началу поздней перми вымирают лепидодендроны, сигилярии, и их место занимают голосеменные: хвойные, гинкговые, цикадовые. Такое резкое изменение фло-
18. Реконструкция липидодендро-нов
сигилярий каламитов кордаитов
Их остатки — одни из главных составляющих каменного угля каменноугольного периода
ры произошло из-за изменения климата — он стал контрастнее, суше и холоднее. Возникли мощные горные системы герцинского цикла, появились ледники и пустыни. В Перми возникли все основные группы пресмыкающихся, развитых в мезозое, некоторые из них приобрели отдельные особенности млекопитающих.
Морская фауна перми в отличие от наземной флоры резко меняется только к концу периода. Вымирают целые группы аммонитов, плечено-гих и простейших; кораллы на время теряют свое породообразующее значение. Пермским периодом кончается палеозойская эра, эра древней жизни.
Мезозойская эра (240—67 млн. лет назад) включает в себя три периода — триасовый, юрский и меловой. Мезозойская флора и фауна резко отличаются от палеозойской. Прежде всего мезозой — это время господства пресмыкающихся (рис. 20). Это время динозавров, достигавших в длину 25—30 м и более, черепах, древних крокодилов, морских ящеров — ихтиозавров. Пресмыкающиеся господствовали не только на суше, но и в море, и в воздухе (рис. 21). Большого прогресса достигли насекомые. В конце триаса, видимо, появились первые млекопитающие, но в течение всего мезозоя это были небольшие, главным образом насекомоядные зверьки. Мезозой дал начало и птицам: находки позволяют датировать переход от пресмыкающихся к древнейшим примитивным зубатым птицам юрским временем. В меловой период «голые» летающие ящеры (имевшие в размахе крыльев от нескольких сантиметров до 6—7 м) сосуществовали вместе с настоящими птицами, покрытыми перьями.
В морях появились и широко развились диатомовые водоросли — одноклеточные организмы с кремневым скелетом, остатки которых иногда слагают целые пласты горных пород. Еще большую роль в осадкообразовании начали играть кокколи-тофориды — одноклеточные водоросли субмикроскопических размеров, но с известковым скелетом.
Большое породообразующее значение имели и другие простейшие — фораминиферы, радиолярии (рис. 22). Древние плеченогие уступили место моллюскам, вновь интенсивно развиваются аммониты, широко распространились десятиногие моллюски белемниты, имеющие внутреннюю раковину и напоминающие современных кальмаров. Активно развивались кораллы, слагавшие обширные рифы. Процветали костистые рыбы, акулы и рыбоящеры.
Среди наземных растений наряду с папоротниками, хвойными, гинкго-выми и похожими на пальмы саго-виковыми началось развитие покрытосеменных, цветковых растений. Появление семени давало растениям огромные преимущества — появилась возможность зародышу пережидать неблагоприятные периоды
19. Среднеде-вонский ландшафт
В среднем девоне появляются древовидные папоротники, а также хвощовые и плауновые. Они образовывали леса, рощи вдоль берегов озер и болот
20. Мезозой — время господства пресмыкающихся
Брахиозавр, живший в прибрежных водоемах позднеюрской и раннемеловой эпох, мог бы свободно заглянуть в окно четырехэтажного дома
21. В мезозое ящеры господствовали не только на суше, но и в море, и в воздухе Эласмозавр (слева)— один из интереснейших плезиозавров. Его шея имела 76 позвонков. Это рекордное число не было превзойдено ни раньше, ни позже.
Одновременно с ним жил тилозавр — не менее хищный ящер. В воздухе — гигантские летающие ящеры птеранодоны года, существовать в таких условиях, в которых споровые растения выжить не могли.
К концу мелового периода широкое распространение получили типичные для нашего времени растения: дуб, бук, береза, лавр, платан, магнолия и др. Но если сильное изменение флоры произошло во второй половине мелового периода, то животный мир резко изменился только на границе мелового и следующего, палеогенового периода. Повторилось то же явление, что и в пермское время: коренное изменение флоры на много миллионов лет обогнало изменение фауны.
На границе мелового и палеогенового периодов в геологически очень короткий срок вымирает огромное число видов организмов. Вымерли аммониты, подавляющее число видов белемнитов, очень многие группы простейших организмов. Нацело вымерли гигантские рептилии как на суше, так и в море. Из них остаются немногие группы: крокодилы, змеи, черепахи, ящерицы. На смену приходят млекопитающие и птицы. Общий вид животного мира приобретает облик, близкий к современному. В течение следующей, кайнозойской эры столь важных изменений животного и растительного мира уже не происходит (рис. 23). Постепенно земля приняла современный, привычный нам вид.
Таким образом, жизнь, зародившись в первичном океане из неживой материи, начала свое победное шествие где-то в начале архейского времени. В океане она прошла все основные этацы своего эволюционного развития. В восстановительной среде первичной атмосферы под воздействием ультрафиолета и искровых разрядов углеводороды не окислялись, а взаимодействовали с водой, аммиаком, сероводородом й другими веществами, образовывая сложные органические соединения. По мере усложнения органические вещества теряли газообразный характер и переходили в гидросферу.
Именно в первичном океане должна была накапливаться главная масса органических соединений, именно здесь развертывались основные процессы образования высокомолекулярных веществ, их превращения в многомолекулярные, исходные для образования жизни системы, в коа-церватные предтечи жизни. Затем этим каплеобразным сгусткам, или скоплениям, органических мблекул «удалось» наладить метаболизм (обмен веществ) с окружающей их сре-
