2.2. فانوزوئیک. جانوران دوره کامبرین. انفجار کامبرین

2.2. فانوزوئیک. جانوران دوره کامبرین. انفجار کامبرین

دوره کامبرین تقریباً 570 میلیون سال پیش، شاید کمی زودتر، آغاز شد و 70 میلیون سال به طول انجامید. این دوره با یک انفجار تکاملی حیرت انگیز آغاز شد، که طی آن نمایندگان اکثر گروه های اصلی حیوانات شناخته شده برای علم مدرن برای اولین بار بر روی زمین ظاهر شدند (شکل 2.2.1). این دوره اوج شکوفایی های عجیب و غریب تکاملی بود. به عنوان مثال، دریاها محل زندگی بی مهرگان با بدن های زره ​​پوش، چشم های مرکب و پاهای متعددی بود که به شگفت انگیزترین روش ها چیده شده بودند.

مرز بین پرکامبرین و کامبرین توسط سنگ‌هایی مشخص شده است که ناگهان تنوع شگفت‌انگیزی از فسیل‌های جانوری با اسکلت‌های معدنی را نشان می‌دهند - نتیجه «انفجار کامبرین» اشکال حیات.

حیوانات، تا زمانی که اسکلت های جامد را تشکیل نمی دادند، به ندرت به شکل فسیل حفظ می شدند. بر این اساس، اطلاعات بسیار کمی از آنها به ما رسیده است.

اما چرا بسیاری از حیوانات در حال حاضر، و نه پیش از آن، در پرکامبرین اسکلت ایجاد کردند؟ به نظر می رسد مقدار مشخصی اکسیژن مورد نیاز است تا بدن حیوان مواد معدنی لازم برای تشکیل اسکلت را رسوب دهد. شاید غلظت اکسیژن در جو فقط در کامبرین اولیه برای این کار کافی بود.

اولین اسکلت ها عمدتاً از کربنات کلسیم تشکیل شده بودند. شکارچیان جدید صخره های استروماتولیت باستانی را خوردند و با فروریختن آنها، کلسیم بیشتری را در آب های اقیانوس آزاد کردند که برای تشکیل اسکلت ها و پوسته ها مناسب بود. پوسته ها و صدف ها نه تنها به عنوان پشتیبان قابل اعتماد برای بدن حیوانات عمل می کردند، بلکه از آنها در برابر فراوانی شکارچیانی که در اطراف آنها ظاهر می شدند محافظت می کردند.

اسکلت‌های سفت‌تر به حیوانات اجازه می‌داد تا به روش جدیدی از زندگی روی آورند: آنها می‌توانستند از لجن پایینی بالا بروند و بنابراین سریعتر در امتداد بستر دریا حرکت می‌کردند. به محض اینکه حیوانات دست و پاهای مفصلی پیدا کردند، روش‌های متنوعی برای حرکت از جمله راه رفتن و شنا در دسترس آنها قرار گرفت. اندام های پرز نیز برای فیلتر کردن غذا از آب دریا مناسب بودند و قسمت های دهانی مفصلی فرصت های جدیدی را برای گرفتن طعمه باز می کرد.

انفجار تکاملی کامبرین یکی از بزرگترین اسرار در تاریخ توسعه حیات بر روی زمین است. 2.5 میلیارد سال طول کشید تا ساده‌ترین سلول‌ها به سلول‌های یوکاریوتی پیچیده‌تر تبدیل شوند و 700 میلیون سال دیگر طول کشید تا اولین موجودات چند سلولی به وجود آمد. و سپس، تنها در 100 میلیون سال، جهان با تنوع باورنکردنی از حیوانات چند سلولی پر شد. از آن زمان، برای بیش از 500 میلیون سال، هیچ گونه جدید (ساختار بدنی اساساً متفاوت) از حیوانات روی زمین ظاهر نشده است.

در دوره کامبرین، نواحی عظیمی بر روی زمین وجود داشت که توسط فلات قاره یا انبوه قاره اشغال شده بود. شرایط ایده آل برای زندگی در اینجا ایجاد شده است: کف پوشیده شده با لایه ای از گل و لای نرم و آب گرم. در این زمان، اکسیژن زیادی در اتمسفر تشکیل شده بود، اگرچه کمتر از امروز وجود داشت. توسعه سطوح سخت منجر به پیدایش اشکال جدید حیات مانند بندپایان و بندپایان شد. حیوانات به روش های جدیدی برای محافظت از خود در برابر شکارچیان بسیار سازمان یافته نیاز داشتند. ابزار دفاعی آنها بهبود یافته است - و شکارچیان برای غلبه بر مقاومت طعمه مجبور به توسعه روش های جدید شکار شده اند.

در دوره کامبرین، سطح آب دریاها به طور مکرر بالا و پایین رفت. در همان زمان، برخی از جمعیت ها از بین رفتند و زیستگاه آنها توسط حیوانات دیگری اشغال شد، که به نوبه خود مجبور بودند با شرایط زندگی جدید سازگار شوند. با گذشت زمان، حیوانات کامبرین (شکل 2.2.2) بر روش های تغذیه تخصصی تری تسلط یافتند. جانوران متنوع‌تر شدند و گونه‌های بیشتری از حیوانات می‌توانستند در کنار هم وجود داشته باشند، بدون اینکه ادعای منابع غذایی همسایگان خود را داشته باشند. دیگر هرگز در سیاره ما این همه طاقچه های زیست محیطی خالی و چنین رقابت ضعیفی بین گونه ها وجود نخواهد داشت - به عبارت دیگر، چنین فرصت های نامحدودی برای آزمایش از طرف طبیعت.

به نظر می رسد که در طول "انفجار تکاملی" دوره کامبرین، طبیعت تقریباً عمداً تعداد زیادی از اشکال مختلف زندگی را آزمایش کرد. درست است، در نهایت تنها تعداد بسیار کمی از آنها تا به امروز زنده مانده اند. در طول کامبرین، بسیاری از انواع عجیب و "پروژه" از ساختار حیوانات به وجود آمد که مدتهاست از چهره سیاره ما ناپدید شده است. گروه های زیادی از حیوانات بودند که در آن زمان برای ما شناخته شده بودند. در واقع، تا پایان دوره کامبرین، تقریباً تمام انواع فعلی حیوانات جامد ظاهر شده بودند. برخی از حیواناتی که در این زمان زندگی می کردند قبلاً مغزهای کاملاً پیچیده ای داشتند که با مغز حشرات مدرن و برخی سخت پوستان قابل مقایسه است.

پس چرا تکامل از آن زمان تاکنون انواع جدیدی از حیوانات را تولید نکرده است؟ شاید تغییراتی در ساختار ژنتیکی آنها رخ داده و به این سرعت توانایی تبدیل شدن را از دست داده اند؟ یا اینکه تنوع زیاد گونه‌ها باعث ایجاد رقابت بین گونه‌ای شدید شده و فضای کمی برای آزمایش باقی می‌گذارد؟ یک چیز مسلم است: امروزه، هر طاقچه اکولوژیکی خالی فوراً توسط حیوانات موجود پر می شود که کاملاً با زیستگاه داده شده سازگار شده اند.

برنج. 2.2.3. تریلوبیت هاانفجار تکاملی کامبرین اولیه، موجودات متنوعی را به وجود آورد. مهمترین آنها تریلوبیت ها (شکل 2.2.3)، بندپایان، از بسیاری جهات شبیه به خرچنگ های نعل اسبی مدرن هستند. بدن آنها با پوسته های سپر مانند پوشیده شده بود. بیشتر تریلوبیت‌های اولیه در بستر دریا زندگی می‌کردند، اما برخی از آنها در آب بالای سطح کف شنا می‌کردند و احتمالاً اقوام خود را که در گل و لای زندگی می‌کردند شکار می‌کردند. تریلوبیت ها همچنین اولین حیواناتی بودند که با دید بسیار توسعه یافته برای ما شناخته شده بودند. مانند چشم حشرات و سخت پوستان مدرن، چشمان تریلوبیت ها پیچیده بود و از خوشه هایی از عدسی های ریز تشکیل شده بود. معلوم شد که این عدسی ها به اندازه کافی قوی هستند که بتوانند به شکل فسیلی زنده بمانند.

همراه با تریلوبیت ها در دوره کامبرین، لوبپایان - اجداد بندپایان، که شامل حشرات مدرن، سخت پوستان و عنکبوتیان هستند - اسکلت سختی به دست آوردند. روند پیدایش اسکلت بیرونی حشرات با اندام اجدادی که در آن زمان زندگی می کردند، مانند "کاکتوس راه رفتن" (Diania cactiformis) آغاز شد و بسیاری از آنها از پاهای مخصوص برای تهیه غذا استفاده می کردند.

برنج. 2.2.4 جانوران دریایی دوره کامبرین.بسیاری از موجودات دیگر نیز در آب دریا زندگی می کردند (شکل 2.2.4). آنها یک زنجیره غذایی (توالی از موجودات زنده که به عنوان غذا به یکدیگر خدمت می کنند) تشکیل دادند که بر اساس میلیون ها جلبک شناور و حیوان میکروسکوپی بود. برخی از آنها مانند روزن داران و میگوهای بدوی که در دوره پرکامبرین ظاهر شدند به تدریج پوشش های سختی پیدا کردند. امواج دریا چتر دریایی و حیوانات مرتبط را از جایی به مکان دیگر می بردند، و در پایان دوره کامبرین، شکارچیان بسیار سازمان یافته در دریاها ظاهر شدند - مانند سرپایان، که اجداد اختاپوس ها و ماهی مرکب مدرن یا ماهی های زره ​​پوش اولیه بودند. اجداد اختاپوس های مدرن از نظر اندازه کوچک بودند - 2-5 سانتی متر، مانند Nectocaris pteryx.

کرم‌های متعددی در گل و لای پایین هجوم می‌آوردند و از لاشه، نرم تنان بدوی شبیه لنگپت‌های امروزی و حلزون‌های دریایی و همچنین بازوپایان - حیواناتی با پوسته‌های دوکفه‌ای، چیزی شبیه دوکفه‌ای روی ساقه تغذیه می‌کردند که غذا را از آب اطراف استخراج می‌کنند. جنگل های کامل از پرهای دریا بالای بستر دریا تاب می خوردند و آب را با دقت فیلتر می کردند، به شکل لاله تایلودهای لپه ای و Siphusauctum gregarium،گونه های مختلف شاخه های سنجاقی،و در آب های ساکن اسفنج های شیشه ای شکننده زندگی می کردند. در پایان این دوره، خارپوستان های مختلف از جمله ستاره های دریایی و خارپشت های دریایی ظاهر شدند. از همان دوره، اولین لانه هایی که توسط حیوانات حفر شده و برای تخم گذاری استفاده می شد، شناخته شده است.

در اواخر دوره کامبرین، اولین حیوانات سمی - کنودونت ها ظاهر شدند (کانودونت ها) که دارای دندان های سمی با شیارهای طولی بودند.

برنج. 2.2.5. دوره کامبرین Archiocyathae، Microdictyon و Tommotia.شکارچیان با پشتکار صخره‌های استروماتولیت پرکامبرین باستانی را نابود می‌کردند، اما تولیدکنندگان سنگ‌آهک خستگی‌ناپذیر جدید قبلاً کار را به دست گرفته بودند. اینها باستانی‌ها (شکل 2.2.5)، موجودات اسفنج‌مانند اولیه بودند که به سرعت در سراسر جهان گسترش یافتند و به گونه‌های مختلف تکامل یافتند. باستان‌شناسی‌ها نیز به نوبه خود ناگهان کاهش یافتند و در میانه کامبرین کاملاً منقرض شدند، اما در آن زمان اولین مرجان‌ها در دریاها ظاهر شدند - اگرچه هنوز شروع به ساخت صخره‌ها نکرده بودند.

برنج. 2.2.6. بازسازی شکارچی کامبرین پیتویا (لاگانیا)بزرگترین شکارچیانی که در دریاهای دوره کامبرین زندگی می کردند آنومالوکاریدها اندازه برخی از آنها مانند پیتویا در انتهای کامبرین به یک متر می رسید (شکل 2.2.6) و به اندازه موجودی کرم مانند با 33 پا و پوسته نرم در پشت. Tegopelte gigas - 30 سانتی متر. ]

پایان کامبرین با عصر یخبندان جدید مشخص شد. سطح دریا به شدت کاهش یافته است. این امر منجر به نابودی بسیاری از مناطق طبیعی و بر این اساس، انقراض بسیاری از گونه های جانوری شد.

اولین ماهی وتردار دارای باله دمی، گروه‌های عضلانی V شکل و ساختاری شبیه بخش‌های دهان یک ماهی بدون آرواره بود، با دندان‌های ساخته شده از عاج و مینا، مانند مهره‌داران. در اواخر دوره، اولین مهره داران به نام ماهی پتراسپید نیز ظاهر شدند.

از جمله، اولین آکوردها در کامبرین ظاهر شدند، نمایندگان همان گروهی که تکامل آنها در نهایت منجر به ظهور انسان روی زمین شد. همه آکوردها، در برخی از مراحل رشد خود، دارای شکاف‌های آبشش و یک لوله عصبی مشخص در امتداد پشت هستند که در دو طرف آن گروه‌های عضلانی جفتی قرار دارند. متعاقباً یک ستون فقرات یا برآمدگی استخوانی در اطراف لوله عصبی تشکیل می شود و به همین دلیل است که وترهای بالاتر مهره داران نامیده می شوند. به قسمتی از چنین برآمدگی که پشت مقعد حیوان امتداد می یابد، دم می گویند. آکوردها همچنین دارای یک رشته غضروفی سخت (نوتوکورد) هستند که در امتداد پشت جانور در دوره ای از چرخه زندگی آن می گذرد. نوتوکورد هنوز در جنین مهره داران از جمله انسان وجود دارد.