Кембрійський період.

Від 570 до 500 млн років тому.
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. 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.
Ніхто точно не знає, як виглядала карта світу в кембрійських епоху, ясно лише, що вона сильно відрізнялася від сьогоднішньої. Поперек екватора розкинувся величезний материк Гондвана, що включав в себе частини сучасних Африки, Південної Америки, Південної Європи, Близького Сходу, Індії, Австралії та Антарктиди. Крім Гондвани, на земній кулі було ще чотири материка поменше, що розташувалися на місці нинішніх Європи, Сибіру, \u200b\u200bКитаю і Північної Америки (але в сукупності з північно-західною Британією, західної Норвегією і частинами Сибіру). Північно-Американський материк того часу відомий під назвою Лаврентія.
В ту епоху клімат на Землі був тепліший, ніж в наші дні. Тропічні узбережжя материків облямовували гігантські рифи з строматолитов, багато в чому нагадували коралові рифи сучасних тропічних вод. За рифи ці потроху зменшувалися в розмірах, оскільки бурхливо розвивалися багатоклітинні тварини активно їх поїдали. На суші в ті часи не було ні рослинності, ні ґрунтового шару, тому вода і вітер руйнували її набагато швидше, ніж нині. В результаті в море змивалося велика кількість опадів.

загадка кістяків

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 за-хвативанія видобутку.

Тваринний світ бургесскіх сланців. Медуза Елдон (1) погойдується серед деревоподібних скляних губок (вауксій) (2). Дивні членистоногі протокаріс (3) і пленокаріс (4) пропливають повз Маккензі (5), імовірно різновиди морських анемон. Вона здається крихітної на тлі величезного хижого аномалокаріса (6), чия потужна пащу, можливо, була здатна роздавлювати панцири інших артроподів. Ракоподібні, наприклад Бургессом (7) і канадаспіс (8), паслися в шарі мулу, висмоктуючи з нього частки їжі. Нарою (9) була примітивним м'якотілим трілооітом, а химерна віваксія (10) - різновидом кільчастого хробака, покритого пластинами і шипами, як і Канада (1 + 1). Ще більш дивними істотами були Опабінія (12) і галлуцігенія (13), несхожі ні на одне з нині живих тварин, а також червоподібний одонтогріфус (14) з підковоподібним ротом, оточеним крихітними зубами і щупальцями.
"Кембрійські вибух"

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 оило 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 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.

Бургесскіе глинисті сланці

У 1909 році американський палеонтолог Чарлз Дуліттл Уолкотт зробив одне з "відкриттів століття". У Канадських Скелястих горах, на висоті близько 2400 м, він виявив невелику лінзу глинистого сланцю з нс-імовірним кількістю дуже дивних скам'янілостей м'якотілих тварин, багато з яких добре збереглися. Вони мешкали в ранньому кембрії на мулистому мілководді по сусідству з великим рифом. Очевидно, частина мулисте берега обвалилася і потягнула за собою цих тварин в глибоку донну западину, прихопивши по шляху декого з тих, хто жив у водній товщі над рифом; всі вони виявилися швидко поховані під товстим шаром мулу.
Вчені вважають, що бургесскіе сланці сформувалися на зорі кембрійсько-го періоду. У них зустрічаються найрізноманітніші види тварин, відсутні в більш древніх породах. Тут і ар-троподи, які повзали в мулі, поїдаючи детрит (органічні останки), і їх родичі - активні плавці і добувачі корму фільтруванням води. Деякі плаваючі членистоногі, наприклад сид-Нейї, можливо, були хижаками. Інші тварини жили або на мулі, або в його товщі. Серед них можна виділити численні різновиди губок; на довгих відростках деяких з них селилися брахиоподи (плеченогие), щоб фільтрувати воду.

Дивна колекція древніх тварин

Досліджуючи бургесскіе глинисті сланці, Уолкотт встановив у них близько 70 пологів і 130 видів різних тварин. Багатьом з них він привласнив назви, взяті з місцевих говірок північноамериканських індіанців. Так, "віваксія" означає "вітряний" - дуже підходяще визначення для цієї місцевості, а "обдарував" походить від слова "одарай", що означає "конусоподібний". Самі тварини виявилися не менш дивними, ніж їх назви. Деяких з них ще можна віднести до якої-небудь сучасної групи тварин, однак більшість не мають нічого спільного ні з яким іншим відомим нам істотою, вимерлим або теперішнім.
Скажімо, у гошуцшенш, вкрай незвичайної істоти, були луковіцеобразние голова і ряд шипів, що проходять уздовж спини. Опабінія мала п'ять очей - чотири з них на стебельках- і довге гнучке рильце, яким вона, по всій видимості, висмоктувала з морського дна детрит. Кінчик рильця Опабінія роздвоювався і був увінчаний дивними відростками. Може бути, вона використовувала його як свого роду клішні для захоплювання їжі? Або відростки просто заштовхували їжу назад в рот, коли вона звідти вивалюється?
Деякі тварини, схоже, мали рисами, властивими відразу декільком сучасним типам. Одонтог-ріфус, наприклад, був схожий па плоского сегментованого хробака, але навколо його рота росли вусики, як у членистоногих, і безліч крихітних зубів. У хтось-Каріси голова і верхня частина тулуба були як у ракоподібних, а нижня частина тулуба і хвіст - як у хребетних тварин.

Реконструкція морського дна на мілководді пізнього кембрію. Тут присутні численні трилобіти: парадоксід (1), баіліелла (2), соленоплевра (3), гіоліт (4) і агностус (5). Морські пір'я (6), археоціати (7) і плавучі граптоліти (8) (діктіонеми) проціджують воду в пошуках їжі, а стародавні брахиоподи (лінгулелла) (9) і біллінгселла (10) пропускають воду через свої раковини, використовуючи їх як фільтр.
Великий експеримент?

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 всі нинішні типи твердотілих тварин, за винятком лише одного.
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.

Життя в кембрійських морях

Еволюційний вибух раннього кембрію справив на світло безліч різноманітних істот. Найважливіші з них - трилобіти, 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.
У морській воді жило і безліч інших організмів. 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 кембрій-ського періоду в морях з'явилися і досить високоорганізовані хижаки - такі, як головоногі молюски (на кшталт сучасних восьминогів і кальмарів) або примітивні панцирні риби.
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, а в тихих водах жили
тендітні склоподібні губки. До кінця періоду з'явилося безліч різних голок-локожіх, в тому числі морські зірки і морські їжаки.

Два живих ланцетника
Зміни на рифах

Хижаки ретельно руйнували стародавні до-кембрійські строматолітние рифи, однак за роботу вже взялися нові невтомні виробники вапняку. Це були археоціати, примітивні губкооб-різні 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.
Кінець кембрію ознаменувався нової льодовикової епохою. Рівень моря різко знизився. Це призвело до знищення багатьох природних зон і, відповідно, вимирання багатьох видів тварин.
А Викопне хордова тварина. яких були хвостовий плавник з V-подібними групами м'язів і якась структура, що нагадує ротову частину безщелепні риби, з зубами з дентину і емалі, як у хребетних. До кінця періоду виникли і перші хребетні, так звані птераспідние риби.

Викопне хордова тварина
людський хвіст

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.
У кембрії імовірно існували три групи ранніх хордових. У всіх них була рибообразних форма, а спинна нервова трубка переходила в довгий хвіст, що приводиться в рух V-подібними групами м'язів. Прямо за головою розташовувалися зяброві щілини. Схожі тварини мешкають на Землі і в наші дні - це нагадують пуголовків личинки асцидій і дорослі ланцетники.
Першим кандидатом в предки всіх хордових можна вважати маленьке рибоподібна тварина пікайю з бур-гесскіх глинистих сланців. Зовні воно схоже на ланцетника, з довгою твердою смугою вздовж усього тіла і окремими сегментами, схожими на групи м'язів.

анатомія трилобіта
Трилобіти великі і жахливі

Трилобіти були справжніми господарями кембрійських морів. Вони заривалися в товщу опадів, повзали по морському дну, борознили темні океанські глибини і плавали в верхніх шарах морів, пронизаних сонячним світлом. Багато з них поїдали останки мертвих тварин і детрит, накопичувалася в донних відкладах, проте зустрічалися серед них і активні хижаки. Деякі трилобіти, можливо, полювали навіть на своїх родичів, що жили в відкладеннях морського мулу. Найбільші з трилобітів мали довжину понад 70 см, а найменші не досягали і сантиметра.
Трилобіти зовні схожі на сучасних "королівських крабів" (мечехвостов) - їх далеких родичів. Сама назва "трилобіти" означає "тричленні": їх панцир складався з трьох секцій - центральної, або осьової, і двох сплюснених бічних по обидві її сторони. Більшість трилобітів мало щитовидний головний відділ, гнучкий торакс (середню частину) з зчленованих сегментів і плоский хвіст, найчастіше витягнутий в довгий хвостовий шип. Трапляються копалини трилобіти, що згорнулися в клубок, подібно мокрицям - можливо, так вони захищалися від ворогів.
На кожному сегменті тулуба трилобіта було по парі кінцівок. Ті з них, що розташовувалися біля рота, служили щупательнимі вусиками. На інших кінцівках кріпилися червоні зябра для дихання, плавальні пластинки або ніжки для ходьби і спеціальні відростки, за допомогою яких їжа передавалася вздовж тіла до ротового отвору. Панцир часто був покритий борозенками і виступами, розбивають його на частини. У деяких трилобітів панцири поцятковані крихітними дірочками - можливо, в тих місцях, де колись росли волоски, що служили органами дотику або смаку.

різновиди трилобітів
осколки минулого

Подібно іншим членистоногим, у трилобітів був твердий зовнішній покрив, який їм періодично доводилося скидати (як при линьки), щоб рости. Скинуті трилобітами покриви відмінно зберігаються в викопному вигляді. Однак, щоб "линяти" було легше, в їх панцирах були слабкі лінії, або шви. Поховані під шаром опадів панцири трилобітів, як правило, розколювались по цих лініях, так що в цілому вигляді їх знаходять вкрай рідко.

Розслідуючи "справу трилобітів"

Як же ми дізнаємося про спосіб життя трилобітів? Скажімо, останки їх ротових частин і передніх ніжок дозволяють дещо дізнатися про те, як вони харчувалися. І все ж - проковтували вони опади разом з містилися в них поживними речовинами або поїдали детрит безпосередньо з морського дна? І як вони пересувалися? Свою здобич хижі трилобіти переслідували або підстерігали в засідці?
Відповіді на деякі з цих питань можна отримати, вивчаючи скам'янілі відбитки - сліди, залишені трилобітами при пересуванні по дну. Пробираючись крізь товщу мулу, вони залишали за собою слід, схожий на "ялинку". А коли трилобіти відпочивали, в породі залишалися мітки, що нагадують сліди від копит.

Перші очі на Землі?

Трилобіти були першими з відомих нам тварин з високорозвиненим зором. Можливо, зір допомагало їм вчасно помічати небезпечних хижаків. 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.
Розміри і форми очей трилобітів надзвичайно різноманітні. Були й зовсім сліпі трилобіти - можливо, тому, що жили вони в товщі донних відкладень або на великих глибинах, де мало світла. У одних трилобітів були панорамні очі, які давали широкий огляд. У інших очі розташовувалися з боків голови. У третє вони розміщувалися у самої верхівки або навіть стирчали на стеблинках, так що тварини, ймовірно, могли майже цілком зариватися в мул, але при цьому пильно стежити за можливою загрозою або здобиччю. Трилобіти активного способу життя мали вирячені очі в передній частині голови. Поля зору обох очей у них перехрещувалися, що дозволяло тварині точніше визначати відстань до об'єкта і розраховувати свою швидкість.
Плаваючі трилобіти обзавелися широкими і плоскими хвостовими щитами. У таких видів були легкі панцирі і безліч відростків, які збільшували поверхню тіла тварини - це допомагало йому триматися на плаву. Глибоководні види трилобітів використовували відростки для того, щоб підніматися над осадовим шаром, можливо, для вилучення частинок їжі з морської води.

Цей скам'янілий відбиток, названий крузіаной, залишив повзучий трилобіт.
вимирання трилобітів

Свого найвищого розквіту трилобіти досягли в ордовикский період, проте до кінця палеозойської ери, 225 млн років тому, вони повністю вимерли. Бурхливо еволюціонували молюски і риби навчилися розправлятися з ними, незважаючи на їх панцирі. До того ж вони успішно конкурували з трилобітами за харчові ресурси.

Закуті в "броню"
Деякі трилобіти могли згортатися таким чином, щоб їх міцна "броня" повністю прикривала більш вразливу черевну порожнину.