Андрей Журавлёв – Похождения видов. Вампироноги, паукохвосты и другие переходные формы в эволюции животных (страница 39)

Со сфинктозоями (Sphinctozoa; от греч. σϕιγγω – сжимать и ζωον – животное), скелеты которых напоминают многократно пережатые сосиски, конечно тоже пористые, оказалось проще всего. Во-первых, есть живой организм такого же строения – васлетия (рис. 12.2). Во-вторых, большинство сфинктозоев со спикулами все-таки предпочитали не расставаться, и поскольку многие из них существовали в пермском периоде и мезозойской эре, то остатки этих элементов не успели раствориться без следа.

Наиболее сложно устроенной, но в то же время единой группой оказались археоциаты (Archaeocyatha; от греч. αρχαιοσ – древний и κυαθοσ – кубок), начавшие и закончившие жизненный путь в раннекембрийскую эпоху (530–510 млн лет назад), по крайней мере в своей скелетной реинкарнации. (Пара средне-позднекембрийских видов – не в счет.) Они резко выделяются среди других обызвествленных губок формой скелета, обычно состоящего из двух пористых, вложенных друг в друга перевернутых конусов (наружная и внутренняя стенки), соединенных между собой поперечными и продольными, тоже почти всегда пористыми, пластинами (днища и перегородки соответственно; рис. 12.6, 12.16.3). Именно из-за перегородок они на срезах больше похожи на кораллы, чем на губки. Кто эти странные животные, опять же подсказал закон Бернулли, который археоциаты свято соблюдали всю свою недолгую эволюционную жизнь.

Как уже отмечалось, таким существам, как губки, проще полагаться на пассивный ток воды. Этим путем и пошли археоциаты, целиком переложив на скелет функцию фильтровального аппарата. На первом этапе они просто увеличивали размер наружных пор. Однако в слишком крупные поры легко могут влезть мелкие хищники, а во время шторма – залететь песчинки, от которых организм уже не избавится. Поэтому на втором этапе эволюции археоциаты стали создавать дополнительные сита или элементы, сужающие размер внешних отверстий. А затем, на следующей стадии, преобразовали поры внутренней стенки в сложную систему каналов, направляющую ток воды прямо в центральное выходное отверстие – устье – с меньшими потерями на трение. (Ведь скорость отдельных потоков, особенно идущих почти встречным курсом, теряется из-за трения.) Ненужная нижняя часть скелета часто отсекалась вторичными кальцитовыми слоями, и наиболее продвинутые археоциаты уподобились будущим строматопороидеям, хететидам и сфинктозоям, у которых живые клетки были сосредоточены в самой верхней части скелета и на его поверхности (рис. 12.6).

Строительство столь изощренного скелета – процесс энергоемкий, и археоциаты предельно снизили затраты, используя в качестве строительного материала магнезиальный кальцит. (Если люди не в состоянии просчитать последствия своих решений и начинают производить горы разового пластика, не задумываясь о том, куда это все денется, то что с археоциат спрашивать?) Для выделения такого скелета нужен постоянный приток магния и не слишком много растворенного углекислого газа, чтобы среда не была чересчур кислой. Однако к концу раннекембрийской эпохи свежей подводной базальтовой лавы – главного источника магния – стало меньше, поскольку сложился суперконтинент Гондвана и закономерно сократилась протяженность срединно-океанических хребтов, где эта лава изливается. Уровень углекислого газа, наоборот, начал расти, а океан подкисляться. Археоциат не стало…

На этом можно было бы поставить точку в их истории, но приходится обойтись многоточием. Дело в том, что самая археоциатоподобная современная губка – васлетия, согласно молекулярно-генетическим данным, должна считаться… мягкой. Она принадлежит к роговым губкам. А другая обыкновенная губка – мерлия (Merlia), описанная еще Киркпатриком, может иметь сплошной известковый скелет с кремневыми спикулами, или только спикулы, или спикулы, но не все. В итоге специалисты так и не решили – один это вид или все четыре. А что, если и археоциаты не совсем исчезли, а отбросили ненужный известковый скелет, когда он из преимущества превратился в обузу? Вполне возможно: если полазить по кембрийским лагерштеттам Китая (что мы постоянно и делаем), удается найти множество удивительных окаменелостей, даже скелеты роговых губок (рис. 12.7, 12.16.4), неотличимые от археоциат… Вот теперь – многоточие, потому что работа продолжается.

Переход из «гиперскелетного» состояния в «бесскелетное» и обратно позднее не раз помог губкам пережить самые тяжелые испытания, такие как, например, пермско-триасовая вулканическая катастрофа, когда в условиях резкого повышения уровня углекислого газа и кислотности океана, сфинктозои и другие рифостроящие губки просто исчезли на 5 млн лет, растворившись вместе с рифами, а затем возродились. Так же и пара видов археоциат возникла буквально из ниоткуда в более поздние кембрийские эпохи. Правда, остается только гадать: они это или нет, виды Лазаря или виды Элвиса?

Обызвествленные губки, представленные тысячами форм, образовали огромные массивы горных пород. Растут такие губки очень медленно (всего по миллиметру, а то и меньше, в год), непосредственно из морской воды вбирая ионы кальция, магния, стронция и карбоната, необходимые для выделения скелета. В море ионы карбоната образуются при растворении атмосферной двуокиси углерода, поэтому в основании скелета небольшой (2–3 см высотой) современной губочки может содержаться углерод из печи, на которой пекли пироги Ивану Грозному, а верхние слои, возможно, уловили этот элемент, когда в начале XXI в. возгорелись насильно обезвоженные торфяники под Москвой. Именно изотопная летопись губочных скелетов позволила понять, что они вообще никуда не спешат: скажем, карибская ксестоспонгия (Xestospongia) достигает высоты 1,2 м при диаметре почти метр за те же две с лишним тысячи лет, что секвойя вытягивается на 110 м.

Однако и прочие палеозойские существа (кораллы табуляты и ругозы и известьвыделяющие красные и зеленые водоросли) скоростью роста не отличались и за редким исключением (колонии некоторых ругоз) – крупными размерами тоже. Так губки стали главными рифостроителями на протяжении большей части фанерозойского эона: археоциаты – в раннекембрийскую эпоху, строматопороидеи – в ордовикском – девонском периоде, хететиды – в каменноугольном, сфинктозои – в пермском и триасовом. Строматопороидеи вообще создали самую большую «животворную» постройку всех времен: площадь этого массива из десятков тысяч отдельных рифов, воздвигнутого ими при минимальном участии кораллов в середине силурийского периода (около 430 млн лет назад) в Мичиганском бассейне Лаврентии, составляет 800 000 км². На Полярном Урале рифовый пояс шириной в 5–10 км заложился в силурийском периоде и просуществовал до конца среднедевонской эпохи. А по монгольским горам из археоциатовых рифов мы даже немножко погуляли.

А что спикульные губки? Когда появились самые первые виды такого строения? В эдиакарских и более древних отложениях ни одной достоверной губки нет. Что очень даже странно, поскольку растворенного кремнезема – все-таки главного для них вещества – в океане тех времен было более чем достаточно: он отлагался на больших площадях сантиметровыми слоями, сохраняя тельца древних бактерий, водорослей и грибов. И кислорода губкам почти не нужно: если бы его в атмосфере накопилось всего 0,25 %, уже было бы достаточно. (Проверено.) Время от времени губки даже сжимают устье и перестают дышать, чтобы их бактерии-сожители, составляющие у некоторых видов до 90 % всей клеточной массы, могли заняться своими анаэробными делами: размножением и подкармливанием губки-хозяйки. У губок даже нет генного механизма, который включается при недостатке кислорода и спасает от слишком быстрой смерти. (В конце раннекембрийской эпохи, когда уровень этого газа в океане упал до ничтожной доли, спикульные губки воспользовались гибелью других донных животных, чтобы занять их место, и вымахали до полуметровой высоты.)

В протерозойских слоях попадаются только биомаркеры, о происхождении которых ведутся бурные споры: кто их все-таки произвел – губки, предки губок или совершенно неродственные им водоросли? Хотя, казалось бы, куда проще взять несколько кембрийских пластов, буквально нашпигованных остатками губок, и ничем, кроме них, и проверить, есть ли те же биомаркеры там? Но вот не нашли пока… Кое-что, правда, выяснили: некоторые молекулы водорослевого происхождения со временем теряют часть своих компонентов и превращаются в биомаркеры, которые можно принять за губочные.

А вот в кембрийских отложениях спикулы губок сразу начинают сыпаться как из рога изобилия: сначала по большей части простенькие кремневые одноосные иголки (монаксоны), потом такие же по составу крестики (ставрактины), пяти- и шестилучевые (пентактины и гексактины) и, наконец, правильные известковые триактины (рис. 12.1). Это значит, что 535–530 млн лет назад быстро возникли представители всех современных классов губок.

Можно на них и целиком посмотреть: в лагерштеттах – сотни экземпляров десятков видов кремневых губок. Одна из древнейших, вазиспонгия (Vasispongia), найдена в провинции Аньхой, где мы уже побывали. Это органическая колбочка около 4 мм в диаметре, на поверхности которой расположены, не стыкуясь между собой, четыре разных типа спикул: монаксоны, ставрактины, пентактины и гексактины (рис. 12.16.1). Пентактины сидят так, что их пятый, самый длинный, луч направлен наружу, превращая всю губку в колючку.