Палеозойская эра. Жизнь в палеозое

Палеозойская эра началась около 540 миллионов лет назад и закончилась примерно 250 миллионов лет назад. Она продолжалась 290 миллионов лет. Первый период Палеозойской эры - кембрийский, начался с массового распространения живых организмов с минеральным скелетом. Долгое время считалось, что тогда же возникли и многоклеточные организмы, но изучение вендской (эдиакарской) фауны показало, что мягкотелые многоклеточные, лишенные минерального скелета, возникли значительно раньше. Сейчас палеонтологи полагают, что отдельные виды, обладавшие различными скелетными элементами, могли появится и до начала Палеозоя, но они не были массовыми.

На протяжении Палеозоя возникает огромное количество типов и классов живых существ. Жизнь очень сильно усложняется. Если в самом начале Палеозоя все живые организмы обитают в морях, а самыми развитыми живыми существами являются головоногие моллюски, то в конце последнего периода Палеозойской эры – пермского, на суше, покрытой лесами, уже существуют не только амфибии и рептилии, но и примитивные млекопитающие.

Именно в Палеозое происходит освоение суши, сначала растениями, затем членистоногим, а затем уже и позвоночными. Освоение новой среды обитания приводит к возникновению новых приспособлений и адаптаций, появляются совершенно новые организмы, способные жить в новых условиях. Осваивающие мелководья и полузатопленные участки побережий потомки рыб – амфибии, живут на размытой границе воды и суши, но все-таки еще в воде. Рептилии, благодаря более плотным кожным покровам и размножению защищенными от высыхания, в отличие от икры амфибий, яйцами, уже по-настоящему осваивают сушу.

Морская жизнь не только «выплескивается» на сушу, но и постоянно усложняется в родной среде обитания. Безраздельно властвовавших в начале Палеозоя в толще воды головоногих моллюсков теснят рыбы. Часть головоногих вымирает, но возникают все более сложно организованные виды, появляются аммониты, расцвет которых придется на следующую эру – Мезозойскую.

С середины Палеозоя жизнь начинает осваивать еще одну среду – воздушную. Но пока в воздух поднимаются только членистоногие – насекомые. Для позвоночных воздух еще закрыт – они освоят эту среду только в триасе – первом периоде Мезозоя.

Конечно, на протяжении всего Палеозоя идет не только возникновение новых групп живых организмов, но и вымирание старых, не успевающих приспособится к новой, изменяющейся обстановке. К середине Палеозоя вымирают широко распространенные в кембрии членистоногие хищники – аномалокарисы и подобные им виды. Трилобиты, доминировавшие в донной фауне в начале Палеозоя, и достигавшие в ордовикском периоде длины в 90 сантиметров, в конце Палеозойской эры – в карбоне и перми, становятся редкими и мелкими – 1-2 сантиметра в длину.

А завершается Палеозой грандиозным вымиранием в конце пермского периода. Это вымирание по своим масштабам превзошло все другие известные вымирания, в том числе и знаменитое вымирание динозавров в конце Мезозоя. В конце перми исчезло до 95% видов земной фауны. Причины этого катастрофического вымирания, впрочем, как и других подобных событий, точно неизвестны. Глобальность и массовость вымирания свидетельствуют о том, что у него была какая-то общая и масштабная причина. Сторонники катастроф винят в пермском кризисе мощнейшее извержение вулканов на территории современной Сибири или падение крупного астероида, след от которого пока не найден. Есть предположение, что падение астероида и последовавшая за ним вспышка вулканизма связаны друг с другом. Другие исследователи винят в катастрофе резкое глобальное потепление, перегрев Земли, который привел к уменьшению содержания кислорода в воде океанов и гибели как наземных, так и водных экосистем. Есть и другие гипотезы. Ни одна из них не может сейчас считаться более-менее подтвержденной. Ясно одно – жизнь пережила этот кризис и вышла на новый виток своего развития.

Жизнь в палеозое

В палеозое (530-245 миллионов лет назад) начали развиваться появившиеся в докембрии основные группы беспозвоночных, а также возникли позвоночные. Этот период ознаменовался также завоеванием твердой суши растениями (в силуре, около 425-400 миллионов лет назад), а затем и животными (в девоне, около 400-360 миллионов лет назад). Ископаемые этого периода гораздо более многочисленны, в том числе это связано с тем, что устойчивые элементы (скелеты, раковины) гораздо лучше сохраняются. Это не обязательно означает, что жизнь в палеозое была более разнообразной, чем в докембрии. История палеозоя прерывалась несколькими крупными кризисами эволюции, причины которых до сих пор неизвестны и которые привели к исчезновению многих видов. Наиболее значительный кризис имел место в конце пермского периода (около 250 миллионов лет назад) и вызвал исчезновение около 80-90% видов.

Первые рыбы. С начала кембрийского периода (около 530-495 миллионов лет назад) жизнь стала более разнообразной. Появились новые формы беспозвоночных, носящих раковины, панцири или скорлупу: губки, членистоногие, черви, брюхоногие, иглокожие (морские ежи) и головоногие (предки каракатиц и осьминогов). Наиболее характерны для этого геологического периода трилобиты.

Первые позвоночные были бесчелюстными: самые древние виды имеют возраст около 470 миллионов лет. Бесчелюстные немного напоминали рыб, но они отличались от них отсутствием челюстей и парных плавников (рыбы обладают двумя парами плавников, расположенных симметрично по обе стороны туловища). Хотя у представителей этой ветви не сформировались челюсти, эти позвоночные уже обладали чешуйками, состоящими из зубного вещества, и костным панцирем. Около 420 миллионов лет назад появились первые рыбы, характеризовавшиеся наличием челюстей и парных плавников. Панцирные рыбы, появившиеся несколько позже, имели плотный панцирь и превышали 10 м в длину. Они существовали в течение 50 миллионов лет, а затем уступили место более развитым хондрихтинам (хрящевым рыбам, подобным акуле) и костистым рыбам. Через некоторое время после появления челюстей из наростов зубной ткани, окружавших рот, начали развиваться зубы. Зубы имелись уже у некоторых колючеперых рыб.

Растения. Первые наземные растения появились и начали развиваться в палеозое. Вероятно, все они произошли из зеленых многоклеточных водорослей, возникших до палеозоя. Бриофиты, группа современных мохообразных, и птеридофиты, группа современных папоротникообразных, начали завоевывать сушу; за ними следовали семенные растения, представленные голосеменными.

Обнаруженные ископаемые споры (микроскопические частицы, служащие для расселения растений) свидетельствуют о том, что наземные растения существовали уже 430 миллионов лет назад. Они принадлежали к группам мохообразных и папоротникообразных. Мохообразные были еще плохо приспособлены к жизни на земле, в частности, они не имели проводящих тканей, служащих как для циркуляции сока, так и для опоры растения (поскольку вода поддерживает лучше, чем воздух, древние водные растения не нуждались в такой опорной ткани); их высота оставалась умеренной.

Папоротникообразные, напротив, являются сосудистыми растениями. Они способны расти вверх, что позволяет им подняться выше соседних затеняющих растений, таким образом пробираясь к свету, необходимому для роста. Первые палеозойские папоротникообразные принадлежали к группе псилофитов (представленной и в настоящее время всего лишь десятком видов, наименее совершенных из сегодняшних папортникообразных). Наиболее древний вид из рода Cooksonia имеет возраст около 420 миллионов лет, у него нет ни листьев, ни настоящих корней. Около 400 миллионов лет назад появились представители рода Rhynia с очень простым строением и рода Astemxylan, которые имеют листья. Немного позже среди птеридофитов появились псилофиты; это были в первую очередь ликофиты (группа современных плаунов), за которыми следовали сфенофиты (хвощи) и филикофиты (папоротники).

Затем, примерно 350 миллионов лет назад, появились первые растения из группы голосемянных (современная группа хвойных). Голосемянные также сосудистые растения, но в отличие от папоротникообразных они обладают новыми структурами – семяпочками и семенами. Семяпочка, окружающая оплодотворенную женскую половую клетку, трансформируется в семя, которое затем отделяется, чтобы дать начало новому растению. Семя стало огромным шагом вперед: это уже устойчивая структура, богатая запасом питательных веществ и обладающая поэтому большими шансами дать потомство. Голосемянные, первые семенные растения, господствовали на планете до появления в мезозое другой группы семенных растений – цветковых, или покрытосемянных.

Около 340 миллионов лет назад суша была покрыта обширными лесами. Эти леса, занимавшие прибрежные равнины и болота, были достаточно влажными. В них были широко представлены птеридофиты (древовидные папоротники и ликофиты), а также птеридоспермы (исчезнувшая группа, состоявшая из голосеменных, похожих на папоротники). Разложение этих крупных растений дало начало отложениям каменного угля.

Животные на твердой почве. После растений настала очередь животных завоевывать сушу. Около 380 миллионов лет назад несколько видов рыб имели мясистые парные плавники, снабженные мускулами. Некоторые из них обладали также мешками около жабр, похожими на легкие, и наружными ноздрями. Целакант (латимерия), обнаруженная в 1952 году в Коморе, – один из редких доживших до наших дней представителей этой группы рыб с мясистыми плавниками, которых считали полностью исчезнувшими. Позвоночные этого типа, вышедшие из неглубоких вод, и стали первопроходцами суши. Первыми вышли из воды земноводные. Перед ними встали серьезные проблема: следовало научиться получать кислород из воздуха и преодолевать силу тяжести. Чтобы успешно перемещаться по суше, их плавники постепенно трансформировались в лапы. Жабры, слишком слабые, чтобы уцелеть при контакте с воздухом, постепенно заменились легкими. Самое древнее из известных земноводных, ихтиостега, имеет возраст около 370 миллионов лет. Останки этого животного, найденные в Гренландии, еще обладают хвостом и жаберными крышками, свидетельствующими, что у них были жабры. В процессе дальнейшей эволюции из некоторых земноводных произошла новая группа наземных позвоночных – пресмыкающиеся.

Позвоночные не единственные животные, вышедшие из воды: и в водной, и в наземной среде можно обнаружить также насекомых, червей, ракообразных. Эволюция каждой из этих групп шла независимо друг от друга. Пионером нового образа жизни, несомненно, является маленькая многоножка 2 см длиной: она вышла на сушу около 415 миллионов лет назад, то есть задолго до ихтиостеги. За ней последовали клещи, ногохвостки и пауки. Пауки-сенокосцы, крылатые насекомые и моллюски вышли на сушу одновременно с первыми позвоночными, немного опередив червей.