Текст книги "Путешествие по недрам планет"
Автор книги: Феликс Зигель
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 16 страниц)
Ранний палеозой [(615–570)– 420 млн. лет назад] в самом начале характеризуется возродившимся развитием подвижных областей, распадом и уменьшением средней высоты древних, верхнепротерозойских континентов. Следствием было расширение площади океанов и морей, заливавших наиболее пониженные участки суши. В соответствии с этим в изобилии распространились красные и синезеленые водоросли; древнейшие кораллы – археоциаты и корненожки, строматопороидеи; донные кишечнополостные – губки; обитатели поверхностных слоев океана – граптолиты; моллюски – донные с двустворчатой раковиной, брахиоподы и свободно плавающие примитивные наутилоидеи; членистоногие, видимо донные, странные панцирные животные – трилобиты; ракообразные; примитивные панцирные рыбы. В узкой прибрежной зоне, видимо, продолжали существовать древнейшие полуводные растения, почвенные бактерии, вероятно, членистоногие, приспособившиеся к жизни в этих периодически заливавшихся зонах. Такова была картина жизни в первом палеозойском периоде – кембрии [(615–570)—480 млн. лет назад].
В следующем, ордовикском (480–420 млн. лет назад) периоде во многих районах Земли произошли горообразовательные движения, а некоторые геосинклинали (как, например, грампианская на севере Европы) закрылись, превратившись в горные системы. Соответственно несколько увеличилась и площадь суши, а моря обмелели, в них увеличилось число островов. Отсюда обилие мелководных ракообразных, различных рифообразующих животных, появились четырехлучевые и трубчатые кораллы, увеличилось число наутилоидей, массовое развитие получили водоросли.
Горообразованием ордовикского периода (каледонским) закончился ранний палеозой и начался средний (420–320 млн. лет назад). Первая его половина – сулурийский период (420–400 млн. лет назад) и начало девонского (400–370 млн. лет назад) – характеризуются преобладанием погружения обширных участков земной коры и соответственно увеличением площади океанов и морей. Растительность заливаемых прибрежных зон континентов двинулась в глубь суши, завоевывая новые пространства, вероятно, прежде всего сильно увлажненные низины. Среди наземных растений преобладают плауновые. Широко развиваются и дают новые формы кораллы, начинается расцвет морских лилий – прикрепленных к дну кишечнополостных. Кроме панцирных рыб развиваются хордовые, кистеперые, двоякодышащие рыбы. Двоякодышащие рыбы – ветвь кистеперых, которые имеют не только внутренний скелет, но и жесткий скелет у плавников. С помощью этого приспособления кистеперые рыбы могли передвигаться по дну водоемов.
И.И. Шмальгаузен, крупнейший советский эволюционист, считал, что представители этой группы рыб, обитавшие в полузамкнутых и почти изолированных мелководных лагунах, богатых водорослями и иной мелководной жизнью, из-за недостатка кислорода в воде вынуждены были часто подниматься на поверхность, чтобы запастись кислородом воздуха. Резервуарами для таких запасов служили плавательные пузыри, которые с течением времени превратились в легкие. Таким образом, к середине девона сформировался особый тип животных – ихтиостегии, в своей форме сочетавшие признаки рыб и земноводных. Ихтиостегии и стали предками амфибий – земноводных, древнейших после насекомых сухопутных животных.
В середине девона произошли новые горообразовательные движения, на этот раз в более обширных районах, чем в ордовикское время, площадь суши снова увеличилась. С этой горообразовательной фазой и связано заселение суши потомками ихтиостегий. На увеличившейся суше широкое распространение получили плауновые, членистостебельные и древнейшие голосемянные растения, образовавшие леса. Началось угленакопление. Конец девона и первая половина следующего, каменноугольного периода ознаменовались новым расширением океанов и морей за счет суши, а затем, в конце среднего карбона, началась грандиозная перестройка лика Земли, подобная той, что произошла в конце протерозоя. Это была так называемая герцинская горообразовательная эпоха, в результате которой выросли мощные горные системы в большинстве геосинклинальных зон всей планеты, резко увеличилась средняя высота суши и ее участки, ранее разделенные морскими бассейнами, снова слились в два огромных материка: Гондвану, объединяющую древние платформы Австралии, Индии, Аравии, Африку и Южную Америку, с которой была связана Антарктида, на юге и Лавразию, представляющую почти замкнутое «кольцо вокруг Арктического бассейна, только Западная Сибирь оставалась морским дном, прерывая это сухопутное кольцо севера. Между Гондваной и Лавразией пролегал средиземный океан – Тетис.
Резкое сокращение площади океанов и морей, повышение средней высоты суши, гигантские пояса гор высотой до 5–6 км резко увеличили отдачу тепла земной поверхностью, привели к понижению температуры и наступлению длительной ледниковой эпохи, занявшей конец каменноугольного периода (320–270 млн. лет назад) и первую половину пермского (270–240 млн. лет назад). Естественно также, что сокращение площади поверхности испарения и изъятие из круговорота влаги больших количеств воды, законсервировавшейся в виде льда, континентальность климата привели к «иссушению» климата и широкому распространению пустынных и полупустынных ландшафтов. И если в первую половину каменноугольного периода низменная, заболоченная суша была занята сплошными лесами гигантских плауновых – членистоствольных каламитов, клинолистников, древовидных папоротников (собственно, именно в первую половину каменноугольного периода произошло накопление большей части углей нашей планеты, почему этот период и получил свое название), то во вторую половину карбона и в перми леса значительно сократили свою площадь.
Понятно, что к таким грандиозным изменениям должна была приспособиться и жизнь. И вот в отложениях конца палеозоя мы находим не только остатки земноводных, но также пресмыкающихся, или рептилий, и весьма странных животных – так называемых лабиринтодонтов. Среди последних или их потомков выделяются териодонты (зверозубые), в строении своего скелета объединяющие черты рептилий и примитивных млекопитающих. Недавно обнаружено, что эти териодонты обладали волосяным покровом, следовательно, были теплокровными, что еще больше сближает их с млекопитающими. Можно полагать, что млекопитающие отделились от этой группы не позднее конца перми, так как представители примитивных млекопитающих начала следующей, мезозойской эры уже отличались признаками высокой специализации.
Теплокровность и волосяной покров были естественной защитной реакцией организмов в условиях пониженных температур в эпоху пермо-карбонового оледенения, и можно было ожидать, что и другие группы животных и растений также «отзовутся» на похолодание. И действительно, сейчас есть данные полагать, что и часть рептилий стала теплокровной – это предки летающих ящеров и птиц, а также предки гигантских пресмыкающихся следующей за палеозоем эры – динозавров.
Мезозой, или эра средней жизни, начался около 240 млн. лет и окончился около 70 млн. лет назад. Он делится на три периода: триасовый, юрский и меловой. Триасовый во многих отношениях был продолжением пермского периода, хотя в это время постепенно понижалась высота материков, несколько расширилась площадь морей и океанов, началось увлажнение климата. В растительности развиваются новые формы, появившиеся в эпоху пермо-карбонового оледенения, – древнейшие примитивные хвойные (голосемянные), гинкговые (ныне сохранившиеся лишь в отдельных районах земного шара), вероятно, предки покрытосемянных. В водах морей – моллюски новых типов: аммониты, цератиты и иные головоногие; пресмыкающиеся приспосабливаются к жизни во всех трех стихиях – сухопутной, водной и воздушной: бесспорные низшие млекопитающие – еще не живородящие, а яйцекладущие.
Юрский период (190–140 млн. лет назад) – вновь океаническо-морской, теплый, когда моря заливали сушу, расчленяя ее. В это время начали формироваться современные Атлантический и Индийский океаны. Лесная растительность вновь занимает огромную площадь и начинает дифференцироваться в пространстве: на севере и в горных областях формируются леса покрытосемянных, лиственных и цветковых растений, а также хвойные; в теплых же низменных районах и в тропической зоне сохраняются древние леса.
Необычайно разнообразными становятся формы рептилий, в те времена еще не имевшие конкурентов в виде мелких, слабых и малочисленных млекопитающих. В мелководных бассейнах, озерах, лагунах, болотах, богатых пищей и труднодоступных для хищников, появились гигантские рептилии типа бронтозавров, на открытых пространствах – бегающие двуногие ящеры, в морях и океанах – помимо рыб (хордовых, костистых), рифообразующих кораллов и т. д., также крупные хищные рептилии – гигантские змеевидные мозозавры, рыбообразные ихтиозавры, длинношеие плезиозавры; в воздухе – крупные и мелкие летающие ящеры. В середине юрского периода в связи с распространением плодовых деревьев появились первоптицы и древесные млекопитающие, насекомые, пожирающие кору, плоды и нектар цветов, а следом за ними и древесные насекомоядные млекопитающие, которые позже, в конце мелового периода, стали предками всех современных высших млекопитающих.
Меловой период (140—70 млн. лет назад) в первую, большую свою часть отличался таким же, почти морским режимом, как и юрский, только площади континентов несколько выросли в результате тектонических движений в конце юры. В соответствии с этим и климат стал несколько суше и континентальнее, и в составе растительности все большую роль стали играть покрытосемянные и хвойные растения. Эти изменения были благоприятны для млекопитающих и птиц и невыгодны для рептилий. Поэтому начиная с конца юрского периода пресмыкающиеся, особенно гигантские, начали вымирать. Число их форм постепенно сокращалось, сокращалась и численность, особенно к концу мелового периода, когда на Земле вновь пробудились тектонические силы и площадь континентов снова стала расти. Это были первые отдаленные предвестники новой великой эпохи горообразования – альпийской, вновь перестроившей лик Земли.
К концу мела древние формы жизни либо исчезли совсем, либо были оттеснены в тропические области или изолированные районы. Новые же формы жизни, к которым из растений относятся покрытосемянные, цветковые, хвойные, а из животных – сумчатые млекопитающие и древние бескрылые, водоплавающие и летающие птицы, широко распространились, завоевав мир. И наконец, 70—100 млн. лет назад среди насекомоядных высших млекопитающих появилась важнейшая группа животных – приматы. Это были мелкие древесные животные вроде современных тупайи, которые в начале последней эры земной истории – кайнозойской (эры новой жизни), около 70 млн. лет назад, разветвились на долгопятов и полуобезьян (лемуров).
Последняя эра в истории Земли – кайнозойская, в которой живем и мы с Вами, началась около 70 млн. лет назад. Ее начало ознаменовалось новым развитием океанического режима, сокращением площади суши, смягчением и увлажнением климата и расширением зон теплолюбивой растительности. Это было время экспансии новой флоры – плодовых, лиственных и цветковых растений; архаическая растительность мезозойской эры была оттеснена в тропическую зону и изолированные районы. В самом начале новой эры вымерли последние остатки крупных рептилий и по земной поверхности широко распространились примитивные сумчатые млекопитающие. В середине первого периода кайнозоя – палеогена – отряд приматов дал новую ветвь – обезьян, предками которых был один из родов или семейств лемуров. Эти первые обезьяны не были похожи на современных, так как объединяли черты, характерные и для низших, так называемых широконосых, и для высших – узконосых, и даже для более поздних, человекоподобных (антропоидов) обезьян.
Разумеется, неспециализированная группа животных не могла долго оставаться единой, а потому еще задолго до конца палеогена распалась на три или четыре группы, формы и образ жизни представителей которых определились природными условиями тех районов, в которых они формировались. Это произошло около 35–40 млн. лет назад, когда начались последние общепланетарные горообразовательные движения так называемого альпийского орогенеза. Тогда в возвышенных скалистых и лесных областях сформировались мартышковые обезьяны (мартышки, макаки, павианы), в тропических влажных лесах – гиббоновые, а в разреженных и пограничных с открытыми пространствами – древесные обезьяны или дриопитековые, близкие по типу к шимпанзе. Одновременно с усложнением географической обстановки с конца палеогена началась и смена животного мира: примитивные сумчатые млекопитающие постепенно сменялись высшими, плацентарными млекопитающими, у которых детеныши рождались полностью сформированными, способными у большинства видов к самостоятельной жизни.
Второй период кайнозойской эры – неоген – характеризуется в первой своей половине основной фазой альпийского горообразования. В это время обновились старые горные системы и выросли новые – Пиренеи и Атласские горы, Альпы, Карпаты, Балканы, Крымские и Кавказкие горы, Копетдаг и горы Ирана, Южный Тянь-Шань, Памир, Куньдунь, Каракорум, Гималаи, Кордильеры и Анды и многие другие. Колоссально разрослись площади материков – Средиземное море почти закрылось, распавшись на четыре бассейна, Африка соединилась не только с Азией, но и с Европой, горы альпийского пояса, сменив средиземный океан Тетис, тесно и навсегда связали южные материки с северными. Соединились также Северная и Южная Америка, с одной стороны, и Северная Америка (в который уже раз!) через Гренландию, Исландию и Британские острова – с Европой, а через сушу, существовавшую на месте Берингова пролива и моря, – с Азией. Таким образом, впервые за всю историю Земли широкое материковое кольцо отделило арктическую область от всех южных морей.
Как и в герцинскую эпоху, эти изменения привели к «иссушению» климата, широкому развитию обширнейших пространств, занятых саванной, степями, сухими степями, полупустынями и пустынями. Именно тогда сформировались Калахари, Сахара и аравийские пустыни. Снова понизились среднегодовые температуры на Земле и четвертичный период – тот, в котором мы живем, начался (2 или 3 млн. лет назад). Оледенение, по-видимому, началось в Антарктике, так как, по исследованиям антарктических экспедиций, сплошной ледяной покров появился там менее 20 млн. лет назад, и с тех пор он неизменно держится, лишь периодически несколько отступая или наступая по краям. В северном же полушарии, в районе Гренландии и п-ова Лабрадор, следы оледенения не обнаруживаются в отложениях древнее 3,5 млн. лет.
Распространение открытых пространств и разреженных лесов вызвало новое разветвление у высших приматов. Те из дриопитеков, которые остались жить в тропических лесах, специализировались к древесной жизни и дали ветвь орангоидов; те, что попали в пограничную зону тропических лесов и открытых пространств, расчленились на несколько ветвей: шимпанзоидную (шимпанзе и гориллы), гигантопитековую (это самые крупные из когда-либо живших обезьян) и рамапитековую.
Рамапитеки – самые интересные животные. При небольших размерах они были всеядными, в строении скелета имели много общего с непосредственными предками-человека – австралопитеками, а также некоторые черты сходства с человеком. Многие исследователи полагают, что рамапитеки были прямоходящими и систематически употребляли в качестве орудий разные предметы природного происхождения – палки, камни и тому подобное, хотя прямых доказательств этому нет. Как ныне считает большинство антропологов, рамапитеки и стали предками непосредственных предшественников человека – австралопитеков, которые появились около 3 млн. лет назад.
Следующий этап развития Земли и жизни привел лик нашей планеты, растительность, животный мир к современному виду. Этому в значительной мере способствовали периодические эпохи похолодания, которых на протяжении последнего периода, называемого четвертичным, или антропогеном (из-за того, что главнейшим его событием было появление человека и человеческого общества), было не менее шести.
Так на протяжении 4,5 млрд. лет в процессе развития Земли как планеты возникла новая геосфера – биосфера, т. е. оболочка, состоящая из массы живого вещества, которая занимает поверхность суши, пронизывает верхние слои литосферы до глубин около 5–6 км (а может быть и больше), всю толщу гидросферы и нижний слой атмосферы – по крайней мере до высоты 9—10 км (т. е. тропосферу). С тех пор как биосфера возникла и закончила свое формирование около 400 млн. лет назад, она играет все более и более важную роль в жизни Земли.
Направленность эволюции
Эволюции биосферы посвящено множество книг, в том числе и популярных[27]27
См., например, Камшилов М.М. Эволюция биосферы. – М.: Наука, 1974.
[Закрыть]. К этой литературе мы и отсылаем интересующегося подробностями читателя. Для дальнейшего изложения важны, однако, не столько детали эволюционного процесса, сколько его общие закономерности. Прежде всего бросается в глаза прогрессивный характер эволюции. Несмотря на отдельные отступления и неудачи, в целом развитие органического мира Земли идет от низшего уровня организации к высшему. Однажды появившись, жизнь оказывается необычайно стойкой. Непрерывно завоевывая себе все новые и новые области, живые организмы множатся и совершенствуются.
Корни «дерева эволюции» уходят в неорганический мир. Его вершина представлена приматами, в том числе человеком. Но какое многообразие ветвей! Перед нами действительно огромное «древо», выросшее из ничтожного «семени». Многие его ветви «тупиковые». Такова, например, ветвь насекомых, судя по всему достигших апофеоза в своем развитии. Секреты эволюционного процесса были, как хорошо известно, в основном раскрыты Чарльзом Дарвином. «Три кита» дарвинизма – изменчивость, наследственность и естественный отбор – объясняют то, что до Ч. Дарвина считалось проявлением сверхъестественных сил. Работы Ч. Дарвина нанесли сильнейший удар по метафизическому взгляду на природу. Они доказали, что современный органический мир, а следовательно, и человек – это продукт процесса развития, который длился миллиарды лет.
Естественный отбор подхватывает любое полезное для организма наследственное изменение и закрепляет его в потомстве. Этот природный механизм, по мнению Ч. Дарвина, не только объясняет прогрессивный характер эволюции в прошлом, но обеспечивает и будущий прогресс. Разумеется, развитие человеческого общества подчиняется особым социальным законам и принципы дарвинизма не могут быть использованы в социологии. Но в отношении других живых существ прогнозы Ч. Дарвина вряд ли можно оспаривать. «Материал» для естественного отбора поставляет изменчивость организмов. Эти случайные изменения либо отсекаются отбором (если они неудачны), либо дают начало новым ветвям «древа эволюции».
Экспансия, агрессивность жизни – еще одна характерная черта эволюции. Если бы внешние условия не мешали размножению некоторых организмов, они за чрезвычайно короткие сроки породили бы колоссальные массы живого вещества. Так, некоторые бактерии, размножаясь, за несколько суток могут дать потомство, равное по массе земному шару! У высших организмов этот «напор жизни» хотя и ослаблен, но подчас проявляет себя весьма заметно. Жизнь всегда стремится занять как можно больше «места под солнцем». С помощью обмена веществ живые организмы стараются пропустить через себя и переработать возможно большее количество неживого вещества. Экспансия жизни выражается и в биологическом состязании организмов, в этой разновидности борьбы за существование, которая сыграла решающую роль в эволюции органического мира Земли.
Но здесь нам хочется подчеркнуть, что в истории земной жизни заметно проявилось и другое – великая тяга живых существ к объединению, к единству. На это обстоятельство впервые обратил внимание в 1880 г. русский зоолог К.Ф. Кесслер, по глубокому убеждению которого тяга к единству, стремление к взаимопомощи являются положительным фактором прогрессивной эволюции. Эту важную идею развил знаменитый русский ученый и революционер П.А. Кропоткин, который в малоизвестной, к сожалению, книге «Взаимная помощь, как фактор эволюции» писал: «В животном мире мы убедились, что огромнейшее большинство видов живет сообществами и что в общественности они находят лучшее оружие для борьбы за существование… Виды животных, у которых индивидуальная борьба доведена до самых узких пределов, а практика взаимной помощи достигла наивысшего развития, оказываются неизменно наиболее многочисленными, наиболее процветающими и наиболее приспособленными к дальнейшему прогрессу». Не в этой ли черте биологической эволюции таятся ее будущие успехи?
Самая, пожалуй, общая черта эволюции биосферы – накопление информации в ходе эволюционного процесса. Понятие «информация» не просто. Оно принадлежит к числу самых сложных в теоретическом отношении и в то же время самых действенных на практике понятий. Разнообразие – наиболее общий синоним информации. Биологическая информация заключается в необычайном разнообразии организмов. Она закодирована в клеточных ядрах и через гены передается при смене поколений. В ходе эволюции биосферы в целом наблюдается рост информации, ее накопление. Как считает А.И. Перельман, в отдельные эпохи прошлого наблюдались «информационные взрывы», выражающиеся в бурном развитии новых, прогрессивных групп организмов. Таково, например, «взрывообразное» развитие рептилий в триасовый период (240–185 млн. лет назад), развитие млекопитающих в палеогене и др. В ходе эволюции биосферы происходило, конечно, и «захоронение» информации, свидетельством чего служат мощные слои органогенных пород. Но ступенчатая лестница эволюции все же ведет вверх, к накоплению все большей и большей информации. Энергетическим источником этого процесса накопления служит главным образом солнечная энергия, воплощенная в жизнедеятельности земных организмов. Таким образом, как предлагает А.И. Перельман, можно сформулировать следующий закон прогрессивного развития биосферы: «По мере развития биосферы и аккумуляции солнечной энергии происходила дифференциация вещества, образование геохимических барьеров, росло число видов организмов, усложнялась их структура, т. е. увеличивалась неорганическая и органическая (биологическая) информация[28]28
Перельман А.И. Геохимия биосферы. – М.: Наука, 1973.
[Закрыть].
