«Развитие жизни на Земле»

Из первых глав истории жизни

Появление первых живых существ на Земле произошло не менее миллиарда лет тому назад. В то далекое от наших дней время Земля остыла уже настолько, что имела устойчивую твердую кору и водяные пары из атмосферы осели на землю, образовав мировой океан.

В теплых водах, в заливах и бухтах этого древнейшего океана в результате очень сложных химических процессов возникли первые органические вещества. Они дали начало живым организмам. Но прежде чем из них развились первые существа, прошло много времени — сотни миллионов лет.

Едва только жизнь появилась на Земле, как началась беспрерывная цепь изменений, великий процесс эволюции — постепенного развития и усложнения организмов, приведший в конце концов к возникновению на Земле первого мыслящего существа — человека.

Этот великий процесс неотделим от истории Земли. Если бы мы могли вдруг запечатлеть изменения поверхности Земли за сотни миллионов лет на киноленте и затем пустили ее с огромной скоростью, — перед нашими глазами прошли бы, сменяя друг друга, материки и моря, горы и озера, пустыни и болота, реки и степи.

Все эти бесконечные перемены земного рельефа усложняли условия, в которых находились живые организмы. Последние, приспособляясь к новым природным условиям, выдвигали все новые виды морских и озерных, горных и степных животных и растений. Изменения земной поверхности ухудшали условия обитания для одних видов и улучшали их для других, вызывая новые изменения в органическом мире.

Таким образом, непрерывные изменения поверхности Земли помогали эволюции животных и растений. Но это само по себе еще не могло быть движущей силой эволюции. Что же является этой силой?

Естественный отбор

Ответ на этот вопрос впервые был дан великим основателем эволюционного учения — Чарльзом Дарвином.

Живые организмы в смене поколений не остаются неизменными, они подвергаются медленным, едва заметным превращениям. На первый взгляд кажется, что все вновь и вновь нарождающиеся животные одного и того же вида сохраняют в поколениях присущее им строение. Лошадь остается лошадью и волк — волком, поскольку от волка может родиться только волк и ничего другого. Но так обстоит дело тогда, когда мы наблюдаем в природе развитие какого-нибудь вида животного за короткий отрезок времени. На самом деле в природе никогда не встречается двух абсолютно одинаковых организмов. Каждое вновь появляющееся поколение, каждое животное отличается от своих родителей или других себе подобных некоторыми незаметными деталями строения. Эти незначительные колебания в строении организма, эти мелкие различия отдельных существ сами не могут привести к каким-либо значительным изменениям, к эволюции. Но тут начинает действовать основная движущая сила эволюции — естественный отбор.

В длительной смене, измеряемой сотнями тысяч поколений, в вечных переменах условий жизни мелкие изменения организмов ведут к крупным превращениям. Они как бы накапливаются, суммируются во времени, потому что всегда выживают и дают многочисленное потомство наиболее сильные, приспособленные к жизни существа, и если случайное, небольшое изменение появится в каком-либо поколении, оно дает ему преимущество перед другими ему подобными. Такое поколение имеет больше шансов выжить и оставить после себя потомство, чем все другие. В следующих поколениях это преимущество будет еще больше развиваться, усиливаться и постепенно приведет уже к крупному изменению облика животного.

Так естественный отбор, отметая все менее совершенное, определяет прогресс живых организмов.

Например, четыреста миллионов лет назад на Земле жили тяжелые, неуклюжие рыбы — так называемые корнезубые, или ризодонтиды, из группы кистеперых. Эти рыбы обладали тяжелым костным скелетом, который для облегчения плавания требовал наличия большого плавательного пузыря. Эти рыбы были плохими пловцами, они не могли противостоять подвижным быстрым хищникам, постепенно завоевавшим море, — акуловым рыбам. Они были оттеснены к берегам и постепенно отгонялись все дальше — в устья рек и прибрежные болота, временами пересыхавшие. Из многих видов и десятков тысяч поколений этих рыб выжили только те, у которых плавательный пузырь был больше и легче, заполнялся воздухом путем более свободного соединения с глоткой, что давало рыбе возможность дополнительного дыхания и, следовательно, возможность некоторого передвижения по суше, переползания из лужи в лужу, из одного рукава реки в другой. Среди этих рыб, в свою очередь, выживали только те, у которых плавники были крепче и сильнее и могли двигать неуклюжее тело рыбы быстрее по дну в мелкой воде или на суше. За десять миллионов лет в процессе естественного отбора корнезубые рыбы сильно изменились. Вместо плавательного пузыря появились легкие — тот же пузырь, но соединенный с глоткой, способный засасывать воздух и в изобилии снабженный кровеносными сосудами для окисления крови. Появились конечности — те же плавники, средние кости в которых удлинились и стали более гибкими в сочленениях, а нижняя часть перегнулась и превратилась в лапу — опору на твердой почве. Так возникли земноводные — первые наземные животные, пра-прапредки современного животного мира. Около четырехсот миллионов лет спустя, в конце длиннейшей цепи развития этих рыб, возник и человек.

Воспользуемся же могуществом знания, накопленного человечеством, бросим взгляд на этот великий путь эволюции.

Начало великого потока жизни, прошедшего во времени, теряется для нас во мгле. Мы находим остатки богатой фауны морских животных лишь в кембрийских слоях горных пород, отлагавшихся около 600 миллионов лет тому назад. Кембрийский период длился около 70 миллионов лет, но только в следующем во времени периоде — силурийском — мы встречаем значительные изменения животного и растительного мира. Поскольку в силурийском периоде преобладает та же кембрийская фауна, мы с него и начнем свой обзор.

Силурийский период

Силурийский период длился очень долго — больше ста миллионов лет. Перенесемся мысленно в это время, отделенное от нас четырьмя миллионами столетий.

Мы увидим обширные моря, обнимающие большие материки. Материков всего три — огромный материк на севере, протянувшийся от середины современной Северной Америки до реки Оби в СССР. К востоку от него, отделенный узким морем находится второй, меньший материк, занимающий территорию современной Восточной Сибири, Дальнего Востока, Монголии и Китая. На юге еще больший материк простирается от Южной Америки до Австралии.

И моря и материки не похожи на современные. Моря более мелкие, с многочисленными островами, вода в них не такая горько-соленая, как в наше время. Материки более плоские, с однообразным характером рельефа. Высоких гор мало. Мало и воды на поверхности материков. Реки короткие и мелкие, быстро пересыхающие. Обнаженные скалы и горные породы прикрыты невзрачной растительностью, похожей на наши лишайники, — ничего похожего на современные леса или степи мы не увидим. В дождь бурные потоки воды бешено несутся, размывая породы, снося в море массы жидкой грязи.

Ни одно живое существо не движется на бесконечных, унылых пространствах материков, обжигаемых знойным солнцем. Только в устьях самых больших рек, в прибрежных болотах, там, где возвышаются заросли мохнатых небольших деревьев, отдаленно похожих на елки с загнутыми вверх ветвями, копошатся на берегу червеобразные животные, ползают тысяченожки и мелкие паукообразные.

В противоположность материку, в море кипит жизнь. В мелких прибрежных водах мы встречаем многочисленных панцырных рыб. Одетые в толстую костяную броню, они лежат на дне или медленно передвигаются. Другие размахивают крыловидными плавниками, также одетыми в костяную броню и двигающимися в шарнирных сочленениях. Неуклюжими движениями они с трудом перемещают свои тяжелые тела. Древние панцырные рыбы еще не имеют костного внутреннего скелета и челюстей, они родственны современным миногам. Они держатся в устьях рек или вблизи них и не выходят далеко в море. Там обитают их страшные враги — гигантские ракообразные, соединяющие в себе черты раков и скорпионов вместе. Это эвриптериды, или морские скорпионы, достигающие двух и более метров длины. Они вооружены клешнями и щупальцами. Одна пара конечностей крыловидно расширена в плавники.

На дне силурийских морей обитали очень разнообразные и многочисленные членистоногие животные — трилобиты, внешне похожие на наших мокриц, если бы последних увеличить в несколько раз. Головоногие моллюски, родственные современным спрутам и каракатицам, лежали на дне, заключенные в прямую, слегка суживающуюся назад раковину, которая достигала 4 метров длины. Прожорливые гиганты истребляли несметное количество трилобитов.

Морские звезды и морские лилии, внешне мало отличимые от современных, оживляли дно, покрытое рожкообразными конусами одиночных кораллов и множеством треугольных и плоских небольших раковин плеченогих, или брахиопод.

Девонский период

После силурийского наступил девонский период, во время которого материки местами были подняты выше, а местами целиком затоплены водой. Климат на Земле к этому времени стал более сухим, возникли огромные знойные пустыни. В море обитали почти те же животные, но количество рыб и их разнообразие, значительно увеличились. Появились рыбы и с внутренним костным скелетом. В начале девонского периода, длившегося около 40 миллионов лет, появляются эмалевочешуйные рыбы и акуловые рыбы — впоследствии широко распространенные группы, дожившие до настоящего времени. Еще более важным обстоятельством было появление кистеперых рыб. В конце девонского периода из этих рыб возникли первые земноводные, или амфибии — четвероногие наземные животные.

В девонский период появляются первые леса, и прибрежные заросли занимают обширные пространства. Вместе с наземной растительностью начинается проникновение на материк наземных животных, сначала насекомых и паукообразных, затем и позвоночных. Как только на материках создалась постоянная возможность питания, животные не замедлили заселить эту новую область.

Каменноугольный период

Миллиарды тонн каменного угля нашего Кузбасса, Донбасса, Подмосковья, Урала — это остатки древних лесов этого периода. Деревья, составляющие эти леса — лепидодендроны, каламиты, — совсем не похожи на современные нам деревья. Они более напоминают увеличенные во много раз наши плауны и хвощи.

В мрачных, затопленных водою лесах каменноугольного периода в большом количестве обитали первые наземные четвероногие — земноводные. Самые крупные из них достигали 4 метров в длину. Похожие на крокодилов или гигантских саламандр, они охотились за более мелкими земноводными. В больших лужах, полных черной воды, кишмя-кишели головастики этих земноводных — их остатки иногда массами встречаются в угольных шахтах в глинистых слоях между угольными пластами.

Каменноугольные земноводные — еще очень несовершенные животные. Слабые конечности ограничивали свободу передвижения, слизистая незащищенная кожа, быстро высыхавшая на солнце, не позволяла им отходить далеко от воды. Но уже в середине каменноугольного периода среди земноводных появляются первые пресмыкающиеся.

Отличие пресмыкающихся от земноводных и их преимущество перед ними заключается в том, что кожа их защищена роговыми чешуйками и не боится высыхания. Далее, пресмыкающиеся размножаются посредством кладки яиц, из которых выходят уже вполне сформировавшиеся животные, в то время как земноводные кладут свою икру, как рыбы, в воду.

Таким образом, пресмыкающиеся освободились от связи с водой и могли начать широкое заселение материков. Именно эту картину мы и наблюдаем в следующем периоде истории Земли — пермском.

Пермский период

Пермский период, длившийся около 40 миллионов лет, представляет собою одну из наиболее интересных глав истории жизни на Земле. Энергичная смена древних форм жизни новыми — вот что характеризует эту эпоху.

Произошло резкое поднятие суши и в самом начале связанное с этим большое оледенение южных материков. Вследствие оледенения в южных широтах появился обширный пояс умеренного климата, в то время как на севере господствовал жаркий тропический климат.

На юге и у нас в Сибири появляется новая растительность, отдаленно родственная нашим хвойным деревьям, лучше приспособленная к прохладному климату. Здесь же развивается обильная фауна разнообразнейших пресмыкающихся, получивших название зверообразных за свое сходство с млекопитающими. Это сходство не случайно — среди пресмыкающихся постепенно возникает тип теплокровного животного.

Пресмыкающиеся пермского периода очень разнообразны, и мы можем наблюдать в них постепенное приближение к типу млекопитающего, пока, наконец, не исчезнет всякое различие между ними.

На обширных, частью заболоченных равнинах южных материков в пермскую эпоху бродили тяжелые травоядные бегемотообразные парейазавры и дейноцифалы, во множестве водились беззубые дицинодонты, по устройству черепа одновременно напоминавшие и млекопитающих и черепах. Множество крупных и мелких хищников выказывали наибольшее сходство с млекопитающими — были гиеноподобные, собакоподобные, куницеподобные, ласкоподобные пресмыкающиеся. Другие пресмыкающиеся обладали большим сходством с нашими грызунами — такими, как водосвинка или суслик.

На северных материках в жарком климате сходство с млекопитающими не проявлялось так резко. Там обитали преимущественно животные с огромными глазами, приспособленные к ночной охоте вследствие невыносимой дневной жары или тяжелые пресмыкающиеся с чрезвычайно мощными конечностями, приспособленными для рытья нор. На берегах рек и в реках северного жаркого пояса жили огромные пресмыкающиеся, в общем похожие на крокодилов, но обладавшие очень высоким гребнем на спине, из необычайно удлиненных костных отростков. Другие обладали двумя парами рогов, на носу и под глазами, третьи отличались необычайными челюстями, устроенными наподобие терок.

Разнообразие этих видов пресмыкающихся очень велико, но отнюдь не достигло столь высокой ступени прогресса, как на южных материках. Прохладный климат ускорил эволюцию пресмыкающихся, ускорил естественный отбор среди них.

В мире ящеров-гигантов

Следующие три периода истории Земли — триасовый, юрский и меловой, составляющие мезозойскую эру, общей продолжительностью около 120 миллионов лет. Эти периоды отличаются низким уровнем материков, большой влажностью и обилием растительности, т. е. по своим условиям противоположны пермскому.

В жарком климате теплокровность млекопитающих не имеет особенного, преимущественного перед пресмыкающимися значения. Поэтому в мезозойскую эру происходит вновь бурное развитие пресмыкающихся, но уже не тех древних зверообразных, а новых, более родственных нашим крокодилам.

Пресмыкающиеся заселяют сушу, поднимаются в воздух, достигают небывалых размеров и численности. Среди последних зауроподы, или ящероногие, достигали 25 метров длины и 60 тонн веса.

Были и трехрогие и пятирогие ящеры; были ящеры-танки, покрытые массивным костным панцырем. По земле бегали на задних ногах огромные хищники, в воздухе реяли летающие ящеры, достигавшие нескольких метров в размахе крыльев. В море во множестве водились огромные рыбоящеры — ихтиозавры, змеиношейные плезиозавры и совершенно подобные гигантским змеям мозазавры. В реках обитало множество разнообразных крокодилов.

В мезозойскую эру происходит и возникновение птиц, очень близко родственных мезозойским пресмыкающимся.

В эту эпоху господства ящеров млекопитающие замедлили свое развитие. Все известные нам очень редкие млекопитающие этой эры — небольшие животные, величиной с крысу.

Новая вспышка бурного развития млекопитающих начинается с конца мезозойской эры, около 60 миллионов лет назад. Происходит снова энергичное поднятие материков, климат становится более резким, и на всем земном шаре происходит быстрая смена растительности. Появляется растительность современного типа — высшие формы цветковых растений, современные хвойные и лиственные породы деревьев. Громадные ящеры, не приспособленные к этим изменившимся условиям существования быстро вымирают. В то же время по всей земле распространяются и расселяются млекопитающие. Они проникают и в море в виде китообразных, и поднимаются в воздух в виде летучих мышей. Начинается кайнозойская эра — эра расцвета и безраздельного господства млекопитающих.

О наших ближайших предках

В более древние периоды кайнозойской эры — в эоценовый, олигоценовый и миоценовый периоды, продолжавшиеся около 50 миллионов лет, млекопитающие дают много громадных, тяжеловесных форм, как бы уподобляющихся древним ящерам. Тут мы видим огромных титаногериев, четырехрогих диноцерасов, разнообразных носорогов, иногда достигавших необычайных размеров (до 5 метров высоты). Известно множество странных форм, отличающихся необыкновенными зубами и рогами или развитием причудливого хобота. Есть животные, характеризующиеся смешением черт разных современных млекопитающих. Таковы буйволоподобные жирафы — сиватерии, верблюдовидные животные с хоботами — макраухении — и многие другие. Тогдашние хищники еще не выработали своего совершенного сложения — они обладали или огромным черепом с мощными зубами при слабых ногах или, наоборот, сильными ногами, но слабыми зубами.

После миоцена, в плиоцене, появляются уже современные типы животных, и среди них выделяются огромные слоны — мастодонты, саблезубые тигры.

В плиоцене мы находим, правда, очень редкие, но несомненные остатки человекообразных обезьян. В эту эпоху происходило формирование предков человека.

Так великая, нескончаемо длинная цепь эволюционного развития жизни завершилась появлением человека, высшего существа, которое впервые за всю историю нашей планеты научилось осмысливать, изучать, а следовательно и побеждать окружающую его природу, обладая, в сравнении с животными, беспредельным могуществом разума.