База знаний

Почти все основные группы морских беспозвоночных присутствуют в виде ископаемых в кембрийских слоях. Большая часть из них существует (в измененном виде) и в наши дни. Все данные о развитии этих групп сведены воедино на рисунке 40. В каждой группе происходили определенные эволюционные изменения, но в основном эти изменения были не так резко выражены, как у наземных животных. В большинстве случаев это определяется тем, что в море природные условия менялись в более узких пределах, чем на суше. Тем не менее мы не должны забывать, что корреляция пластов и составление геохронологической шкалы (табл. 1) стали возможны главным образом благодаря наличию различающихся и сходных черт, развивавшихся в процессе эволюции у морских беспозвоночных.

Фото 29. Реконструкция облика дна кембрийского моря. Г - голотурии, М - медузы, ГБ - губки, Т - трилобиты. Размер трилобитов - 5-7,5 см.

Таким образом, чтобы уделить больше внимания истории позвоночных животных, мы ограничимся рассмотрением только двух примеров жизни на мелководном морском дне в различные моменты времени, более поздние, чем изображенный на фото 29.

Фото 31. Ископаемые остатки морских беспозвоночных на плите средне-девонского песчаника из окрестностей города Гамильтона, штат Нью-Йорк. Описание см. в тексте. Реконструкция, на фото 32, основана на ископаемых этого возраста, найденных в данном районе.

Дно моря в девонское время. Слои песчаников девонского возраста, выходящие на поверхность в районе Гамильтона, в центральной части штата Нью-Йорк, содержат целую коллекцию ископаемых остатков. Образец этих пород показан на фото 31. В центральной части его находится морская звезда Devonaster eucharis («грациозная девонская звезда»), которая очень похожа на современные виды морских звезд. В «северо-восточном» углу образца находится ее более изящная родственница «хрупкая звезда» - офиура. В «северо-западном» углу, на внешнем краю образца, находится цилиндрическое углубление, окруженное кольцами. Это отпечаток внешней поверхности стебля морской лилии, которая полностью изображена в правой части рисунка 40. Большинство других ископаемых остатков принадлежат трем или четырем видам плеченогих, группе животных, имеющих раковины со створками, как у двустворчатых моллюсков, также изображенных на рисунке 40.

Рис. 40. Основные группы морских беспозвоночных и их положение на геологической шкале. Пунктирными линиями показаны вероятные эволюционные связи между некоторыми группами.

Именно по остаткам фауны этого типа была восстановлена картина, изображенная на фото 32. Ныряя с аквалангом в девонском море, вы могли бы на участке морского дна около 60 сантиметров в поперечнике увидеть нечто подобное изображенному на реконструкции; начальными буквами на рисунке даны названия всех изображенных на нем животных. Особенно следует обратить внимание на двух представителей головоногих - одного с длинной прямой раковиной, а другого с волнистой, закрученной. Оба принадлежали к той же самой группе хищников, что и современные кальмары и осьминоги; все они имеют щупальца, снабженные присосками, которые служат для того, чтобы хватать и удерживать добычу.

Фото 32. Реконструкция картины дна мелководного девонского моря в районе, где теперь находится центральная часть штата Нью-Йорк. В - водоросли, Б - брахиоподы, Г - головоногие моллюски, К - кораллы (ветвистые, с оболочками в форме рога или колониальные, напоминающие пучок органных труб), У- улитки, МЛ - морские лилии, Г - трилобиты.

Фото 33. Картина дна мелового моря на месте нынешнего города Мемфис, штат Теннесси. Ширина изображенного участка дна около двух метров. В - водоросли; Б - белемниты; Г - головоногие, с плоскозакрученной раковиной (ГЗ), как у современных наутилусов, с прямой раковиной (ГП) и со спиральной раковиной (ГС); У - улитки.

Дно моря в меловое время. На фото 33 представлен другой облик морского дна. Так выглядела в меловом периоде поверхность юго-западной части современного штата Теннесси. Головоногие с прямыми раковинами, которые были широко распространены на более ранних этапах палеозоя, вымерли в ходе эволюции. Вместо них появились моллюски с закрученными раковинами в форме плоских дисков, напоминающих часовую пружину или моток клейкой ленты. В широком устьевом отверстии располагалась голова моллюска, снабженная щупальцами, захватывавшими небольших рыб и другую добычу. Другой особенностью мезозойских морей (в отличие от палеозойских) было присутствие головоногих, подобных кальмарам и носивших название белемнитов. Они имели внутреннюю раковину, напоминавшую спинной хребет и состоявшую из карбоната кальция; большинство этих раковин, сохранившихся в большом количестве в ископаемом состоянии, напоминало толстый карандаш или тонкую сигару. Один из видов белемнитов был гораздо крупнее остальных и имел длину более полутора метров. Белемниты, как и палеозойские головоногие, быстро передвигались, выбрасывая реактивную струю. В основном принцип их движения был тот же, что у современных ракет, если не считать того, что выбрасывалась вода, а не газ. Струя, выбрасываемая головоногими, представляла собой «изобретение» способа движения, совершенно отличного от передвижения с помощью ног или плавников. Кроме того, белемниты, подобно современным кальмарам, имели мешок с чернильной жидкостью, которую они могли выбрасывать через воронку, окрашивая позади себя воду, очевидно, для того, чтобы сбить с толку преследователя. Эти особенности еще раз иллюстрируют своеобразие эволюции в выработке приспособлений к окружающей среде.

Фото 34. Унифицированный ископаемый «морской скорпион» (Eusarcus scorpionis) длиной 10 см, найденный в силурийских породах около города Буффало, штат Нью-Йорк. Ясно видны членистое тело, ноги и хвост, кончик которого загнут вбок.

«Морские скорпионы». Особо следует упомянуть выделяющуюся своими исключительно крупными размерами группу членистоногих (рис. 40), которые являются дальними родственниками камчатских крабов и, возможно, предками современных скорпионов. Это «морские скорпионы», которые жили в течение большей части палеозоя, но достигли вершины своего развития в морях силурийского времени. Они дышали жабрами, имели сегментную хитиновую оболочку, две пары глаз и шесть пар членистых «ног» (фото 34). Некоторые их виды имели небольшие размеры, но один был более двух метров в длину. Одни виды могли плавать, другие ползали по илистому дну в устьях рек в поисках червей или небольших рыб (фото 35). Превосходя по размерам современных им рыб, «морские скорпионы» были самыми крупными животными, появившимися в биосфере в этот период.

Фото 35. Реконструированный облик самого крупного из известных «морских скорпионов» длиной более двух метров, а также улиток и трилобитов на дне позднесилурийского эстуария около города Буффало, штат Нью-Йорк. На снимке справа, выше, показан более мелкий скорпион, изображенный в виде ископаемого на фото 34.

Насекомые. Как и растения, беспозвоночные вышли из моря на сушу. Наземные моллюски развились из морских моллюсков, насекомые и пауки развились из морских членистоногих, однако об этом мы располагаем до сих пор лишь очень отрывочными сведениями. Из-за малых размеров и отсутствия твердых частей в телах этих животных они могли сохраниться в виде ископаемых лишь в совершенно исключительных условиях. Таким образом, мы мало знаем о борьбе среди растений и животных, переселившихся из моря на сушу. Ископаемые остатки позволяют установить, что скорпионы, возможно, произошли от одного из более мелких видов «морских скорпионов», существовавших еще в силуре, и что немногие насекомые (пока еще бескрылые) и пауки существовали по крайней мере с девона. В то время, как мы знаем, суша уже была покрыта примитивными растениями. До некоторой степени организмы, переселившиеся на сушу, были подготовлены естественным отбором для выработки дальнейших приспособлений к жизни на суше, поскольку морские членистоногие уже имели защитную оболочку и обладали способностью к активному перемещению. Главные изменения, которым они должны были подвергнуться в процессе эволюции для того, чтобы окончательно превратиться в насекомых, - это выработать систему органов дыхания и научиться летать. Первую задачу они решили путем образования многочисленных пор в оболочках; от пор отходили трубки, пронизывающие ткань самого тела. Поэтому у насекомых дыхание и поглощение кислорода осуществлялось всей поверхностью тела. Вторую задачу насекомые решили к началу позднекаменноугольного времени путем образования выступов оболочки тела, из которых развились крылья.

В таком сжатом виде эта история, пожалуй, выглядит повестью об удачливом маленьком членистоногом, которое гналось за «успехами». Но прежде чем нам начнет казаться, что здесь действовали целенаправленные усилия, мы должны вспомнить о факторе времени. Промежуток от среднесилурийского до начала позднекаменноугольного времени составил приблизительно 120 миллионов лет - предположительно в десять раз меньше времени потребовалось для образования Большого каньона реки Колорадо. За это время сменилось по крайней мере 120 миллионов поколений членистоногих; этого времени было вполне достаточно для выработки двух основных приспособлений (для дыхания и полета), которые были «отобраны» из множества попыток и экспериментов.

Широко распространенные в позднекаменноугольное время угольные болота, на которых в мелкой воде происходило медленное накопление глинистых отложений, представляли сочетание необычных условий, обеспечивавших сохранность огромного количества насекомых в виде ископаемых. К настоящему времени из них собрано и описано 800 видов только одних тараканов, один из которых достигал 10 сантиметров в длину. Среди других ископаемых насекомых попадаются виды длиной более 30 сантиметров и одна стрекоза с размахом крыльев около 75 сантиметров, почти как у довольно крупного ястреба. Один из этих великанов изображен на фото 26. Очевидно, мягкий климат, благоприятствовавший пышной растительности каменноугольных болот, способствовал также размножению насекомых.

Не удивительно, что эти насекомые, только недавно вышедшие из моря и пока еще бескрылые, постепенно приобрели крылья и перешли к воздушному образу жизни. Для мелких живых существ полет в воздухе давал наилучшие возможности спасаться от врагов (от других насекомых, потому что птицы появились только спустя 200 миллионов лет или даже позднее) и преследовать добычу. Необходимо признать, что их образ действия оказался успешным, если под успехом понимать способность заселять территорию и размножаться; доказательством этого служит то обстоятельство, что сейчас число видов насекомых втрое превышает число видов всех остальных групп. Большинство видов насекомых летающие.

Фото 36. Ископаемая Glossina (муха це-це) из озерных олигоценовых отложений. Рядом с ней - ископаемый лист дерева, родственного современным березам.

После того как насекомые поднялись в воздух и приспособились к различным возможным вариантам жизни в воздухе, потребность их в дальнейших изменениях стала ослабевать и ход эволюции замедлился. В начале кайнозоя, после почти 250 миллионов лет развития, многие виды насекомых были уже очень близки к современным. На фото 36 мы видим ископаемое насекомое, которое сохранилось в тонкозернистых отложениях, образовавшихся на дне озера в Центральном Колорадо около 30 миллионов лет назад. Это Glossina, относящаяся к тому же роду, что и современная муха це-це (переносчик сонной болезни), хотя и не к тому же виду. Таким образом, по крайней мере у этого насекомого эволюция происходила довольно медленно.