2.2. Фанерозой. Тваринний світ кембрійського періоду. кембрійський вибух

2.2. Фанерозой. Тваринний світ кембрійського періоду. кембрійський вибух

Кембрійський період почався приблизно 570 млн років тому, можливо, дещо раніше, і тривав 70 млн років. Початок цього періоду поклав разючої сили еволюційний вибух, в ході якого на Землі вперше з'явилися представники більшості основних груп тварин, відомих сучасній науці (рис. 2.2.1). цей період став часом розквіту еволюційних диваків. Наприклад, в морях мешкали безхребетні з броньованими тілами, складними очима і безліччю ніг, розташованими найдивовижнішим чином.

Кордон між докембрієм і кембрієм проходить по гірських породах, в яких раптово виявляється дивовижне розмаїття скам'янілостей тварин з мінеральними кістяками - результат "кембрійського вибуху" життєвих форм.

Тварини, поки у них не сформувалися тверді скелети, дуже рідко зберігалися у вигляді окамснелостей. Відповідно і відомостей про них дійшло до нас вкрай мало.

Але чому ж у такої кількості тварин кістяки розвинулися саме тепер, а не раніше, в докембрії? Створюється враження, що для того, щоб в організмі тварини відкладалися мінерали, необхідні для формування скелета, потрібна певна кількість кисню. Можливо, концентрація кисню в атмосфері стала достатньою для цього тільки в ранньому кембрії.

Перші скелети складалися в основному з карбонату кальцію. Нові хижаки поїдали древні строматолітових рифи, і ті, руйнуючись, викидали в воду океанів все більше і більше кальцію, придатного для формування скелетів і раковин. Черепашки та панцирі не тільки служили надійною опорою організму тварин, а й захищали їх від з'явилися навколо в достатку хижаків.

Більш жорсткі скелети дозволяли тваринам перейти до нового способу життя: вони змогли підніматися над донним мулом, а отже, і швидше пересуватися по морському дну. Як тільки у тварин розвинулися членисті кінцівки, їм стали доступні найрізноманітніші способи пересування, в тому числі ходьба і плавання. Щетинисті кінцівки годилися також для фільтрування їжі з морської води, а членисті ротові органи відкривали нові можливості для захоплення видобутку.

Кембрійський еволюційний вибух - одна з найбільших загадок в історії розвитку життя на Землі. Знадобилося 2,5 млрд років, щоб найпростіші клітини розвинулися в більш складні еукаріотні клітини, і ще 700 млн років для виникнення перших багатоклітинних організмів. А потім, за все за якісь 100 млн років, світ виявився заселений неймовірним разноооразіем багатоклітинних тварин. З тих пір за більш ніж 500 млн років на Землі не з'явилося жодного нового типу (принципово іншої будови тіла) тварин.

У кембрійський період на Землі існували величезні області, зайняті континентальним шельфом, або материковими мілинами. Тут створилися ідеальні умови для життя: дно, покрите шаром м'якого мулу, і тепла вода. До цього часу в атмосфері утворилося багато кисню, хоча його і боило менше, ніж сьогодні. Розвиток твердих покривів призвело до появи нових життєвих форм, таких, як членистоногі, артроподи. Тваринам знадобилися нові способи захисту від нових високоорганізованих хижаків. Покращилися засоби їх захисту - і вже хижакам довелося виробляти нові методи полювання, щоб подолати опір жертви.

Протягом кембрійського періоду рівень моря неодноразово підвищувався і знижувався. При цьому деякі популяції вимирали, а місця їх проживання займали інші тварини, яким, в свою чергу, доводилося пристосовуватися до нових умов життя. Згодом тварини кембрію (рис. 2.2.2) освоювали все нові, більш і більш спеціалізовані способи харчування. Тваринний світ ставав різноманітнішим, і все більше видів тварин могло існувати пліч-о-пліч, не претендуючи на харчові ресурси сусідів. Ніколи більше на нашій планеті не буде такої кількості незайнятих екологічних ніш і настільки слабкої конкуренції між видами - іншими словами, настільки необмежених можливостей для експериментування з боку природи.

Створюється таке враження, що в ході "еволюційного вибуху" кембрійського періоду природа мало не навмисно експериментувала з величезною кількістю найрізноманітніших життєвих форм. Правда, в результаті лише далеко не всі з них дожили до наших днів. Протягом кембрію виникло безліч дивних типів і "проектів" будови тварин, які давно зникли з лиця нашої планети. Були в той час і багато добре знайомі нам групи тварин. По суті, до кінця кембрійського періоду з'явилися практично всі нинішні типи твердотілих тварин. Деякі тварини жили в цей час вже мали досить складним мозком, яке можна порівняти з мозком сучасних комах і деяких ракоподібних.

Так чому ж з тих пір еволюція не породила нові типи тварин? Може, в їх генетичній структурі відбулися якісь зміни і вони втратили здатність до настільки швидкої трансформації? Або ж велике розмаїття видів створило сильну межвидовую конкуренцію, що залишає занадто мало можливостей для експериментаторства? Безсумнівно одне: в наші дні будь-яку вільну екологічну нішу моментально заповнюють вже існуючі тварини, відмінно пристосовані до даного середовища проживання.

Мал. 2.2.3. Трилобіти.Еволюційний вибух раннього кембрію справив на світло безліч різноманітних істот. Найважливіші з них - трилобіти (рис. 2.2.3), членистоногі тварини, багато в чому схожі на сучасних мечехвостов. Їх тіла були покриті щитоподібними панцирами. Більшість ранніх трилобітів жило на морському дні, однак деякі плавали у воді над поверхнею дна і, цілком можливо, полювали на своїх родичів, що жили в мулі. Трилобіти були також першими з відомих нам тварин з високорозвиненим зором. Подібно очам сучасних комах і ракоподібних, очі трилобітів були складними і складалися з скупчень крихітних лінз. Лінзи ці виявилися досить міцними, щоб зберегтися у викопному вигляді.

Разом з трилобітами в кембрійського періоду, лопастеногіе - предки членистоногих до яких відносяться сучасні комахи, ракоподібні і павукоподібні обзаводяться твердим скелетом. Процес появи екзоскелета комах почався з кінцівок проживали тоді їх предків, таких, як "ходить кактус" (Diania cactiformis), а для видобутку їжі багато з них використовували особливі ніжки.

Мал. 2.2.4 Морська фауна кембрійського періоду.У морській воді жило і безліч інших організмів (рис. 2.2.4). Вони утворювали харчовий ланцюг (послідовність живих істот, службовців їжею один одному), в основі якої знаходилися мільйони плаваючих водоростей і мікроскопічних тварин. Деякі з них, наприклад форамініфери і примітивні креветки, що з'явилися ще в докембрії, поступово виробили тверді покриви. Морські хвилі переносили з місця на місце медуз і споріднених з ними тварин, а до кінця кембрійського періоду в морях з'явилися і досить високоорганізовані хижаки - такі, як головоногі молюски які були предками сучасних восьминогів і кальмарів або примітивні панцирні риби. Предки сучасних восьминогів були невеликого розміру -2-5 см як наприклад нектокаріс (Nectocaris pteryx).

В донному мулі копошилися численні черви, що харчувалися падлом, примітивні молюски, схожі на сучасних блюдечек і морських равликів, а також брахиоподи - тварини з двостулковими раковинами, щось на зразок двостулкових молюсків на стеблині, які витягають їжу з навколишнього їх води. Над морським дном колихалися цілі ліси морського пір'я, ретельно фільтруючих воду, тюльпанообразная Cotyledion tylodes і Siphusauctum gregarium, різні види перістожаберних,а в тихих водах жили тендітні склоподібні губки. До кінця періоду з'явилося безліч різноманітних голкошкірих, в тому числі морські зірки і морські їжаки. З цього ж періоду відомі і перші нори прориті тваринами і використовувалися для кладки іки.

Ближче до кінця кембрійського періоду з'являються перші отруйні тварини - конодонти (Conodonts) у яких були отруйні зуби з поздовжніми канавками.

Мал. 2.2.5. Кембрійський період. Архіоціати, Мікродіктіон і Томмот.Хижаки ретельно руйнували стародавні докембрійські строматолітние рифи, однак за роботу вже взялися нові невтомні виробники вапняку. Це були археоціати (рис. 2.2.5), примітивні Губкообразная організми, які, однак, швидко поширилися по всьому світу і еволюціонували в безліч різних видів. Археоціати, в свою чергу, раптово прийшли в занепад і повністю вимерли в середині кембрію, але на той час в морях з'явилися перші корали - правда, вони ще не почали будувати рифи.

Мал. 2.2.6. Реконструкція кембрійського хижака Peytoia (Laggania)Найбільш великим хижаком мешкав в морях кембрійського періоду були аномалокаріди. Розміри деяких з них, як наприклад Peytoia в кінці кембрію досягали одного метра (рис. 2.2.6), а розміри схожого на гусеницю з 33 ногами, і яка мала м'яку раковину на спині Tegopelte gigas - 30 см. ]

Кінець кембрію ознаменувався нової льодовикової епохою. Рівень моря різко знизився. Це призвело до знищення багатьох природних зон і, відповідно, вимирання багатьох видів тварин.

Перше хордова тварина риба була з хвостовим плавцем, V-подібними групами м'язів і якоїсь структурою, напомінающающую ротову частину безщелепні риби, з зубами з дентину і емалі, як у хребетних. До кінця періоду виникли і перші хребетні, так звані птераспідние риби.

Крім усього іншого, в кембрії з'явилися перші хордові тварини, представники тієї самої групи, еволюція якої в кінцевому підсумку привела до виникнення на Землі людини. Все хордові на якомусь етапі свого розвитку мають зяброві щілини й чітко виділену нервову трубку, що йде уздовж спини, по обидва боки якої розташовуються парні групи м'язів. Надалі навколо нервової трубки утворюється кістковий хребет або хребет, чому вищі хордові отримали назву хребетних тварин. Частина такого хребта, що тягнеться за анальним отвором тварини, називається хвостом. Хордові також мають жорстку хрящову струну (хорду), що проходить уздовж спини тварини на певному етапі його життєвого циклу. Хорда і донині є у зародків хребетних, включаючи людину.