Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 53)

У каждого из массовых вымираний фанерозоя своя история, но в любом случае палеонтологическая летопись показывает, что вымирали даже географически широко расселившиеся и успешно приспособленные к среде виды. По определению успешно адаптированные виды способны противостоять обычным биологическим и физическим проблемам — хищникам, болезням и — в какой-то степени — изменениям климата; отсюда следует, что перемены в окружающей среде во время массовых вымираний оказались крайне необычными и, возможно, резкими, оставив организмам слишком мало времени на приспособление. Многие виды, пережившие такие кризисы, сумели это сделать, поскольку обладали характеристиками, позволявшими им противостоять быстрым переменам. Выживали действительно самые приспособленные, однако необходимая «приспособленность» зависела от характера перемен. Такой по существу случайный процесс определил дальнейший ход эволюции: выжившие группы быстро эволюционировали и распространились, захватив те места обитания, что ранее были заняты другими организмами. Классический пример, который будет обсуждаться далее в этой главе — мел-палеогеновая граница, после которой млекопитающие быстро вытеснили динозавров.

Хотя пятерка самых крупных вымираний оказала непропорционально большое влияние на эволюцию, многие из судьбоносных перемен в жизни на Земле проходили медленно и не в столь суровых условиях. Одним из наиболее важных событий был выход из моря на сушу, и назвать его даже «судьбоносным» — значит недооценить. Просто подумайте о последствиях: когда растения и животные, привыкшие к жидкой морской среде, выбрались на сушу, должна была измениться сама структура их организмов — иначе их попросту раздавило бы собственным весом. Перед растениями стоял вопрос получения воды: если они неподвижны, как же им получать воду на суше, и как ее удерживать? Животным пришлось выработать способность получать кислород непосредственно из воздуха, а не из воды. И животные, и растения столкнулись с колебаниями температуры, которые превосходили привычные им — как в течение дня, так и в течение года. Яйца животных нужно было защищать от высыхания, а споры растений — рассылать не по течению, а во всех направлениях. Зато и приз был огромен: помимо океана появился целый новый мир, который можно было заселять.

За последние несколько десятилетий мы значительно продвинулись в понимании того, как происходил этот переход из океана на сушу. Отчасти это произошло благодаря поиску и обнаружению новых окаменелостей, которые в средствах массовой информации часто именуют «недостающими звеньями», поскольку они заполняют пробелы в существующей палеонтологической летописи. Некоторые новые окаменелости нашли в поле, но немало находок обнаружилось на пыльных полках музеев, где они много лет пролежали неопознанными и неустановленными. Успехам способствовали и новые средства изучения окаменелостей: рентгеновские лучи, электронные микроскопы, компьютерная томография и построение трехмерных компьютерных изображений, которые помогают понять, как функционировали ныне вымершие животные.

Частью этой недавно пересмотренной истории были животные с позвоночником — наши далекие позвоночные предки. Из-за небольшого количества подходящих окаменелостей и множества пробелов в летописи общепринятое представление о том, как позвоночные приспособились к жизни на суше, базировалось на теории знаменитого палеонтолога из Гарвардского университета Альфреда Ромера. Уже было хорошо известно, что первые наземные позвоночные произошли от рыб, а их конечности — от плавников. Ромер предполагал, что ноги развились у существ, похожих на современных двоякодышащих рыб — пресноводных рыб, которые могут дышать воздухом и способны переживать периоды засухи, зарываясь в ил. Они стали полностью наземными, когда перемещались из одного водоема в другой в засушливое время.

Эта идея выглядела привлекательной, однако анатомия недавно обнаруженных окаменелостей перевернула всю эту теорию. Оказывается, приспособления, необходимые для жизни на суше, были созданы не рыбами, которым каким-то образом приходилось перемещаться по суше, а рыбами, жившими исключительно в водной среде. Адаптация началась на мелководье вдоль берегов — возможно, в частично солоноватых эстуариях и прибрежных болотах. Плавники превратились в короткие ноги, которые, вероятно, по-прежнему использовались в качестве весел при плавании, однако могли еще и толкать животных по дну на мелководье. Череп стал более плоским и отсоединился от плеч, так что животные могли оттолкнуться от дна и приподнять голову над поверхностью. Наряду с жабрами появились легкие, для их защиты увеличились ребра. Когда эти животные высовывали головы из воды, они могли дышать воздухом. В тот момент они еще не могли выжить на суше, поскольку не выдержали бы их скелеты. Но они двинулись туда.

Все сухопутные позвоночные относятся к группе животных, называемых четвероногими или тетраподами. Этот термин относится даже к птицам, у которые две ноги превратились в крылья, и к змеям, у которых ног нет вовсе (однако ноги имелись у предков змей, и рудименты этих древних конечностей сохранились у некоторых разновидностей). В палеонтологической летописи самые первые четвероногие, все еще живущие на мелководье, зафиксированы примерно 363 миллиона лет назад. Однако в 2004 году на острове Элсмир на севере Канады был обнаружен еще более старый скелет существа, выглядевшего частично рыбой, частично четвероногим. Первооткрыватели назвали его «тиктаалик» — инуитским словом, означающим большую рыбу. Конечности животного больше походят на плавники, однако некоторые другие его признаки напоминают четвероногих. Кто-то назвал его «рыбоног», и это слово закрепилось. Возраст пород, в которых нашли рыбонога, составляет 375 миллионов лет, и это важный шаг в эволюции четвероногих. Пока все еще обсуждается вопрос, действительно ли мы имеем дело с недостающим звеном, или это всего лишь одно из удивительного множества морских созданий, эволюционировавших в сторону наземного образа жизни.

Почему четвероногие вышли на сушу? Один из возможных ответов — «потому что она существует»^[63], и какая-то доля правды в этом, по-видимому, есть. Мы не знаем подробностей, но их предки, возможно, рискнули отправиться на мелководье, чтобы уйти от хищников, чтобы питаться другими рыбами, искавшими защиты в эстуариях и прибрежных болотах, богатых растительностью, или просто для того, чтобы погреться на солнце, как это делают черепахи и крокодилы. Переход к наземной жизни происходил постепенно. Даже первые по-настоящему наземные четвероногие, подобно иммигрантам в новой стране, не могли решить, оставаться им там или нет: они были земноводными, которые возвращаются в воду, чтобы отложить яйца или даже провести там часть своего жизненного цикла.

Четвероногие появились на суше относительно поздно. Намного раньше здесь оказались растения и мелкие беспозвоночные животные — например, членистоногие, к которым принадлежат насекомые, крабы или скорпионы. Поскольку на суше окаменелости сохраняются намного хуже, чем в океанах, то в палеонтологической летописи есть масса пробелов, и самые старые окаменелости определенного наземного растения или группы животных дают лишь оценку для времени их первого появления^[64]. По мере обнаружения новых окаменелостей оценки постоянно меняются.

Первое доказательство того, что растения вышли на сушу — споры, найденные в осадочных породах Омана. Их возраст оценивается в 475 миллионов лет, и это делает их более чем на 100 миллионов лет старше первых наземных четвероногих. Никто не знает, как выглядели эти первые растения, но они не походили на современные. Они были мелкими, а их споры от пересыхания защищала оболочка. Вскоре эволюция стала создавать настолько хорошо защищенные споры, что разрушить их было практически невозможно. Это не только помогало растениям размножаться, но и оказалось хорошим подспорьем для палеонтологов, поскольку споры хорошо сохранялись. Ветер уносил их в озера и моря, и с помощью их окаменелостей, которые находят на дне водоемов, можно проследить эволюцию растений, их породивших.

В отличие от спор, самые первые отпечатки наземных растений обнаружены в породах возрастом около 425 миллионов лет. Хотя к тому моменту растения колонизировали сушу уже минимум пятьдесят миллионов лет, они все еще были мелкими и примитивными, без листьев и с недоразвитой корневой системой. Но перенесемся еще на пятьдесят миллионов лет вперед — и у растений уже есть прочные деревянистые стебли, которые удерживают их в вертикальном положении и доставляют воду и питательные вещества к веткам и листьям. Ландшафт усеивают крупные папоротники и примитивные деревья, особенно во влажных местах — эстуариях, дельтах и речных долинах. Именно с этой средой столкнулись первые четвероногие, вышедшие на сушу из своих болотистых прибрежных мест обитания.

Задолго до тетраподов на суше оказались мелкие существа. Первое известное нам животное — неприметная многоножка, которая прославилась как первое среди найденных существо, дышавшее воздухом и ходившее по земле. Ископаемую многоножку нашли в шотландских осадочных породах, которым 428 миллионов лет: иными словами, ей примерно столько же, сколько первому отпечатку наземного растения. Это существо «прославилось» больше прочих, но на суше, безусловно, жили и более ранние беспозвоночные, просто их еще не нашли. В чуть более молодых породах (от 396 до 407 миллионов лет) исследователи обнаружили останки первого известного настоящего насекомого. От него сохранились только фрагменты, и крылья отсутствуют, однако ученые обнаружили другие признаки, указывающие на то, что это было крылатое насекомое. Удивительно, но с помощью микроскопов палеонтологи смогли также разглядеть и описать мельчайшие детали челюстей и зубов этого хрупкого существа. В результате они пришли к выводу, что насекомое было грызущим. Что именно оно грызло, неизвестно, но выбор ограничен. Во времена его жизни растения были еще мелкими и либо не имели листьев, либо их листья были жесткими и колючими. В рацион первых насекомых могли также входить споры растений или другие мелкие беспозвоночные. Важный вывод из обнаружения этих различных окаменелостей: уже тогда, более 400 миллионов лет назад, на суше существовала разнообразная флора и фауна. Да, организмы были мелкими, а ареал их распространения ограниченным, однако плацдарм был создан. Меньше 200 миллионов лет отделяет первые имеющие раковины организмы из морей раннего кембрия от рыб, кораллов, наземных растений, насекомых и амфибий позднего девона и раннего карбона. На протяжении всего фанерозойского эона (за исключением коротких интервалов вымирания) разнообразие жизни на Земле неуклонно увеличивалось. Количество видов, родов, семейств и более высоких таксонов в биологической классификации следует одной и той же тенденции возрастания. Чтобы изложить то, что известно о деталях эволюции, понадобилась бы целая книга (или даже не одна), так что на оставшихся страницах этой главы я коснусь лишь нескольких основных моментов. Мы продолжим свой путь от времен первых четвероногих к современности, обращая внимание на некоторые данные летописи пород, раскрывающие как эволюцию жизни, так и эволюцию самой планеты. При этом можно обращаться к рисунку 31, особенно если вы не очень хорошо знакомы с геохронологической шкалой.