Первыми животными на суше были простейшие. Амфибии – первые наземные позвоночные животные – представляют собой промежуточное звено между типично водными организмами – рыбами и подлинно сухопутными

Эволюция жизни на планете началась более трех миллиардов лет назад, некоторые ученые говорят, что даже более четырех миллиардов лет. Именно тогда возникли первые организованные экосистемы, правда, это были микробы и бактерии, а до млекопитающих было еще очень далеко. Так какими же были первые животные на Земле?

Самые первые

Самым древним следам жизни животных на Земле около миллиарда лет, а древнейшим окаменелостям самих животных ― приблизительно 600 миллионов лет.

Первые животные, которые появились на планете, были микроскопически малы и мягкотелы. Они жили на морском дне или в донном иле. Эти существа не могли окаменеть, поэтому единственным показателем их пребывания на Земле являются остатки их нор или ходов. Особи были очень жизнестойки, именно они дали начало фауне Эдиакары ― первым известным животным на планете.

Фауна Эдиакары: свет в конце тоннеля вендского периода

Фауна Эдиакары получила свое название от холмов Эдиакары, которые находятся в Австралии. Здесь в 1946 году были обнаружены необычные окаменелости, внешне чем-то похожие на современных медуз, червей и кораллы. Они были небольшие - в среднем 2 сантиметра в диаметре.

Сначала ученые решили, что находка относится к кембрийскому периоду: именно тогда началось бурное развитие мира животных (приблизительно 570 миллионов лет назад). Но при более подробном изучении удалось установить, что эти окаменелости еще древнее и относятся к более раннему периоду ― вендскому. Это стало настоящим открытием, так как о том, существовала ли жизнь в этот период, никто точно не знал.

Затем были найдены представители фауны Эдиакары в разных уголках планеты: в Намибии, России, Гренландии. Но, несмотря на находки, биологи все еще пытаются понять, что с ними случилось.

Вот так предположительно выглядело одно из таких древних животных, Кимберелла:

Ученые полагают, что это прямые предки современных медуз и моллюсков.

Как выглядели эдиакары

Строение первых в мире животных было простейшим: у них не было конечностей, головы, хвоста, рта и пищеварительных органов. Эдиакарские существа вели не особо яркую жизнь)) в то время планета была безопасной, хищников еще не было, поэтому им даже не от кого было защищаться.

Предполагается, что они просто впитывали органику из воды всем своим телом. Более того, некоторые из них составляли симбиоз с водорослями, да и внешне многие из существ очень походили на растения.

Так, например, самым крупным существом была дикинсония.

Некоторые особи достигали метра в длину, но в толщину обычно не превышали одного сантиметра. У них было плоское двусторонне-симметричное рифленое овальное тело. Этакий коврик.

Ученые так и не определились, к какой группе ее отнести: некоторые считают ее предком животных, кто-то говорит, что это разновидность грибов, а третьи утверждают, что она вообще принадлежала к классу существ, которых нет сегодня в царстве природы. Да и современных родственников ее так и не обнаружили.

А что было после первых в мире животных?

Следующий период в истории развития жизни на Земле называется кембрийским. Он начался примерно 570 миллионов лет назад и длился около 70 миллионов лет. Именно здесь произошел поразительной силы эволюционный взрыв, в ходе которого на Земле впервые появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке. А произошло это благодаря хорошим климатическим условиям.

В кембрийский период на планете существовали громадные шлейфы и материковые отмели. Тут были идеальные условия для жизни: дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. В атмосфере уже образовалось много кислорода (хотя гораздо меньше, чем сейчас). Развитие твердых покровов суши привело к появлению новых жизненных форм, таких как артроподы ― первые членистоногие.

Животным понадобились новые способы защиты от новых высокоорганизованных хищников. В результате эволюции у существ развивались средства для защиты, соответственно хищникам пришлось вырабатывать новые методы охоты, чтобы преодолеть сопротивление жертвы.

На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался, виды вымирали, на их место приходили другие, которым приходилось приспосабливаться к новым условиям жизни и способам пропитания.

Мир животных становился более разнообразным, и все больше популяций могло существовать рядом друг с другом, не претендуя на пищевые ресурсы своих соседей.

Птерозавры

История эволюции животных

Череп ихтиостеги был похож с черепом лопастопёрой рыбы Eusthenopteron , но выраженная шея отделяла тело от головы. В то время как у ихтиостеги было четыре сильных конечности, форма его задних ног подсказывает, что это животное не проводило все свое время на суше.

Первые рептилии и амниотическое яйцо

Вылупление черепахи из яйца

Одним из величайших эволюционных новшеств каменноугольного периода (360 - 268 миллионов лет назад) было амниотическое яйцо, которое позволило ранним рептилиям уходить из прибрежных местообитаний и колонизировать сухие районы. Амниотическое яйцо позволило предкам птиц, млекопитающих и рептилий размножаться на суше, и не допустить высыхание эмбриона внутри, поэтому можно было обходиться без воды. Это также означало, что в отличие от амфибий, рептилии могли производить меньше яиц в любой момент времени, поскольку риски гибели детенышей снизились.

Самая ранняя дата развития амниотического яйца - около 320 миллионов лет назад. Однако рептилии не подвергались какой-либо значительной адаптивной радиации еще около 20 миллионов лет. Современное мышление состоит в том, что эти ранние амниоты все еще проводили время в воде и выходили на берег, главным образом, чтобы откладывать свои яйца, а не питаться. Только после эволюции травоядных появились новые группы рептилий, способных использовать обильное флористическое разнообразие каменноугольного периода.

Гилономус

Ранние рептилии принадлежали к отряду, названному капторинидами. Гилономусы были представителями этого отряда. Это были маленькие животные размером с ящерицу, с черепами амфибий, плечами, тазом и конечностями, а также промежуточными зубами и позвонками. Остальная часть скелета была рептильной. Многие из этих новых «рептильных» особенностей также заметны у маленьких, современных амфибий.

Первые млекопитающие

Диметродон

Основной переход в эволюции жизни произошел, когда млекопитающие развились из одной линии рептилий. Этот переход начался во время пермского периода (286 - 248 миллионов лет назад), когда группа рептилий, которая включала диметродонов, породила «ужасных» терапсидов. (Другие крупные ветви, завропсиды, породили птиц и современных рептилий). Эти млекопитающие-рептилии, в свою очередь, породили цинодонт, таких как тринаксодон (Thrinaxodon ) во время триасового периода.

Тринаксодон

Эта эволюционная линия обеспечивает отличную серию переходных окаменелостей. Развитие ключевой особенности млекопитающих, наличие единственной кости в нижней челюсти (по сравнению с несколькими у рептилий), можно проследить в истории окаменелостей этой группы. Она включает в себя прекрасные переходные окаменелости, Diarthrognathus и Morganucodon , чьи нижние челюсти имеют как рептильные, так и млекопитающие сочленения с верхними. Другие новые особенности, обнаруженные в этой линии, включают развитие различных видов зубов (особенность, известная как гетеродонтность), формирование вторичного нёба и увеличение зубной кости в нижней челюсти. Ноги расположились непосредственно под телом, эволюционное продвижение, которое происходило у предков динозавров.

Конец пермского периода был отмечен, возможно, самым большим . По некоторым оценкам, до 90% видов вымерли. (Недавние исследования предположили, что это событие было вызвано падением астероида, спровоцировавшем изменения климата.) В течение последующего триасового периода (248 - 213 миллионов лет назад) выжившие особи после массового вымирания начали занимать свободные экологические ниши.

Однако в конце пермского периода были динозавры, а не млекопитающие-рептилии, которые воспользовались новыми доступными экологическими нишами для диверсификации в доминирующих наземных позвоночных. В море у лучепёрых рыб начался процесс адаптивной радиации, который сделал их класс наиболее богатым видами из всех классов позвоночных.

Классификация динозавров

Одно из основных изменений в группе рептилий, породивших динозавров, заключалось в позе животных. Изменилось расположение конечностей: ранее они выступали по бокам, а затем начали расти непосредственно под телом. Это имело серьезные последствия при передвижении, поскольку позволило выполнять более энергосберегающие движения.

Трицератопс

Динозавры, или «ужасные ящерицы», делятся на два отряда, исходя из строения тазобедренного сустава: ящеротазовые и птицетазовые. Птицетазовые включают Трицератопс, Игуанодон, Гадрозавров и Стегозавров). Ящеротазовые далее подразделяются на теропод (например, целофиз и тираннозавр рекс) и завропод (например, апатозавр). Большинство ученых согласны с тем, что от динозавров теропод.

Хотя динозавры и их непосредственные предки доминировали в наземных мира во время триаса, млекопитающие продолжали развиваться в это время.

Дальнейшее развитие ранних млекопитающих

Млекопитающие являются развитыми синапсидами. Синапсиды - одна из двух великих ветвей генеалогического древа амниот. Амниоты - это группа животных, которые характеризуются наличием зародышевых оболочек, включая рептилий, птиц и млекопитающих. Другая крупная амниотическая группа, Диапсид, включает птиц и всех живых и вымерших рептилий, кроме черепах. Черепахи принадлежат к третьей группе амниот - Анапсид. Члены этих групп классифицируются по числу отверстий в височной области черепа.

Диметродон

Синапсиды характеризуются наличием пары дополнительных отверстий в черепе за глазами. Это открытие дало синапсидам (и аналогичным образом диапсидам, у которых есть две пары отверстий), более сильные мышцы челюстей и лучшие способности кусать, по сравнению с ранними животными. Пеликозавры (такие как Диметродон и Эдафозавр) были ранними синапсидами; они были млекопитающими-рептилиями. Позднее синапсиды включали терапсид и цинодонт, которые жили во время триасового периода.

Цинодонт

Цинодонты обладали многими характерными особенностями млекопитающих, включая уменьшенное количество или полное отсутствие поясничных ребер, предполагающих наличие диафрагмы; хорошо развитые клыки и вторичное небо; увеличенный размер зубного ряда; отверстия для нервов и кровеносных сосудов в нижней челюсти, что свидетельствует о наличии вибриссов.

Около 125 миллионов лет назад млекопитающие уже стали разнообразной группой организмов. Некоторые из них были бы похожи на сегодняшних однопроходных (например, на утконоса и эхидну), но также присутствовали ранние сумчатые (группа, которая включает в себя современных кенгуру и опоссумов). До недавнего времени считалось, что плацентарные млекопитающие (группа, к которой принадлежат большинство живых млекопитающих) имели более позднее эволюционное происхождение. Однако недавние обнаруженные окаменелости и данные ДНК свидетельствуют о том, что плацентарные млекопитающие намного старше, и возможно, развивались более 105 миллионов лет назад.

Обратите внимание, что сумчатые и плацентарные млекопитающие дают отличные примеры конвергентной эволюции, где организмы, которые не особенно тесно связаны, развили аналогичные формы тела в ответ на аналогичные воздействия окружающей среды.

Плезиозавры

Однако, несмотря на то, что у млекопитающих было то, что многие считают «продвинутостью», они все еще были второстепенными игроками на мировой арене. Когда мир вошел в юрский период (213 - 145 миллионов лет назад), доминирующими животными на суше, в море и в воздухе были рептилии. Динозавры, более многочисленные и необычные, чем во время триаса, были главными наземными животными; крокодилы, ихтиозавры и плезиозавры управляли морем, а воздух был заселен птерозаврами.

Археоптерикс и эволюция птиц

Археоптерикс

В 1861 году интригующая окаменелость была обнаружена в юрском известняке Зольнхофен на юге Германии, источнике редких, но исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей. Ископаемое, казалось, сочетало в себе черты как птиц, так и рептилий: скелет рептилий, сопровождаемый ясным отпечатком перьев.

В то время как археоптерикс первоначально был описан как пернатая рептилия, его долгое время считали переходной формой между птицами и рептилиями, что сделало это животное одним из самых важных ископаемых, когда-либо обнаруженных. До недавнего времени это была самая ранняя из известных птиц. Недавно ученые поняли, что археоптерикс имеет большее сходство с манирапторами, группой динозавров, которая включает в себя печально известных велосирапторов из «Парка юрского периода», чем с современными птицами. Таким образом, археоптерикс обеспечивает сильную филогенетическую связь между этими двумя группами. Ископаемые птицы были обнаружены в Китае, которые даже старше археоптерикса, а другие открытия пернатых динозавров поддерживают теорию о том, что тероподы развивали перья для изоляции и терморегулирования, прежде чем птицы использовали их для полета.

Более пристальное изучение ранней истории птиц является хорошим примером концепции, согласно которой эволюция не является ни линейной, ни прогрессивной. Линия птиц беспорядочная, и проявляется множество «экспериментальных» форм. Не все достигли возможности летать, а некоторые выглядели совсем не так, как современные птицы. Например Микрораптор гуи, который, по-видимому, был летающим животным, и имел асимметричные перья полета на всех четырех конечностях, относился к дромеозавридам. Археоптерикс сам по себе не принадлежал к родословной, из которой развивались настоящие птицы (Neornithes ), но был членом ныне вымерших энанциорнисовых птиц (Enantiornithes ).

Конец эпохи динозавров

Динозавры распространились по всему миру во время юрского периода, но в течение последующего мелового периода (145 - 65 миллионов лет назад) их видовое разнообразие сокращалось. Фактически, многие из типично мезозойских организмов, таких как аммониты, белемниты, ихтиозавры, плезиозавры и птерозавры, в это время были в упадке, несмотря на то, что они все еще порождали новые виды.

Возникновение цветущих растений во время раннего мелового периода вызвало крупную адаптивную радиацию среди насекомых: появились новые группы, такие как бабочки, мотыльки, муравьи и пчелы. Эти насекомые выпивали нектар из цветов и выступали в качестве опылителей.

Массовое вымирание в конце мелового периода, 65 миллионов лет назад, уничтожило динозавров вместе с любыми другими наземными животными весом более 25 кг. Это проложило путь для расширения млекопитающих на суше. В море в это время рыба снова стала доминирующим таксоном позвоночных.

Современные млекопитающие

В начале палеоцена (65 - 55,5 миллионов лет назад) мир остался без наземных животных большого размера. Эта уникальная ситуация стала отправной точкой для большой эволюционной диверсификации млекопитающих, которые ранее были ночными животными размером с мелких грызунов. К концу эпохи эти представители фауны заняли многие из свободных экологических ниш.

Самые старые подтвержденные окаменелости приматов насчитывают около 60 миллионов лет. Ранние приматы эволюционировали от древних ночных насекомоядных, что-то вроде землероек, и напоминали лемуров или долгопят. Они были, вероятно, древесными животными и обитали в или субтропических лесах. Многие из их характерных особенностей хорошо подходили для этой среды обитания: руки, предназначенные для захвата, вращающиеся плечевые суставы и стереоскопическое зрение. У них также был относительно большой размер мозга и когти на пальцах.

Самые ранние известные окаменелости большинства современных отрядов млекопитающих появляются за короткий период во время раннего эоцена (55,5-37,7 миллионов ​​лет назад). Обе группы современных копытных животных - Парнокопытные (отряд к которому относятся коровы и свиньи) и Непарнокопытные (включая лошадей, носорогов и тапиров) стали широко распространенными по всей Северной Америке и Европе.

Амбулоцетус

В то же время, когда млекопитающие диверсифицировались на суше, они также возвращались к морю. Эволюционные переходы, которые привели к китам, были тщательно изучены в последние годы с обширными ископаемыми находками из Индии, Пакистана и Ближнего Востока. Эти ископаемые указывают на изменение от наземных Мезонихий, которые являются вероятными предками китов, к таким животным, как Амбулоцетусы и примитивные киты, называемые Археоцетами.

Тенденция к более прохладному глобальному климату, произошедшему в эпоху олигоцена (33,7-22,8 миллионов лет назад), способствовала появление трав, которые должны были распространиться на обширные луга в течение последующего миоцена (23,8 - 5,3 миллионов лет назад). Это изменение в растительности привело к эволюции животных, таких как более современные лошади, с зубами, которые могли справиться с высоким содержанием кремнезёма в травах. Тенденция к охлаждению климата также затронула океаны, сократив количество морских планктонов и беспозвоночных.

Хотя данные ДНК свидетельствуют о том, что гоминиды эволюционировали во время олигоцена, обильные окаменелости не появлялись до миоцена. Гоминиды, на эволюционной линии, ведущей к людям, впервые появляются в летописи окаменелостей в плиоцене (5,3 - 2,6 миллионов лет назад).

Во время всего плейстоцена (2,6 млн - 11,7 тыс. лет назад) было около двадцати циклов холодного ледникового периода и теплых межледниковых периодов с интервалами около 100 000 лет. Во время ледникового периода ледники доминировали над ландшафтом, снег и лед распространялись в низинах, и транспортировали огромное количество пород. Поскольку на льду было заперто много воды, уровень моря снизился до 135 м, чем в настоящее время. Широкие наземные мосты позволили перемещаться растениям и животным. В теплые периоды большие площади снова погружались под воду. Эти повторяющиеся эпизоды фрагментации окружающей среды приводили к быстрой адаптивной радиации многих видов.

Голоцен - это текущая эпоха геологического времени. Другим термином, который иногда используется, является Антропоцен, потому что его основной характеристикой являются глобальные изменения, вызванные деятельностью человека. Однако этот термин может вводить в заблуждение; современные люди уже были созданы задолго до начала эпохи. Голоценовая эпоха началась 11,7 тысяч лет назад и продолжается до сегодняшнего дня.

Мамонты

Когда на Земле наступило потепление, уступила дорогу . По мере изменения климата очень крупные млекопитающие, которые приспособились к сильному холоду, такие как и шерстистый носорог, вымерли. Люди, однажды зависящие от этих «мега млекопитающих», как основного источника пищи, переключились на меньших животных и начали собирать растения, чтобы дополнить свой рацион питания.

Доказательства показывают, что около 10 800 лет назад климат подвергся резкому холодному повороту, который длился несколько лет. Ледники не вернулись, но животных и растений было мало. По мере того, как температура начала восстанавливаться, популяции животного мира росли, и появились новые виды фауны, которые существуют и сегодня.

В настоящее время эволюция животных продолжается, поскольку возникают новые факторы, которые вынуждают представителей животного мира приспосабливаться к изменениям окружающей их среды.

Эта статья посвящена другому типу животных, обитающих почти исключительно на суше, в наземных средах обитания, и которых мы называем наземными или сухопутными животными. Как вы увидите далее, понятие "наземный" не означает, что животное вообще не соприкасается с водой; оно просто указывает на то, что водная среда не может обеспечить выживание организма.

Наземные или сухопутные животные - это , которые живут преимущественно или полностью на суше (например, кошки, муравьи, наземные улитки) по сравнению с водными животными, которые преимущественно или полностью обитают в воде (например, омары, ) и земноводные или полуводные, полагающиеся на сочетание водных и наземных мест обитания (например, лягушки, тритоны или бобры, выдры). Примеры наземных включают , сверчков, кузнечиков, улиток и слизней.

Членистоногие (такие как мухи) являются наиболее распространенными наземными животными по количеству видов.

Таксономия

Выход животных из океана на сушу является одним из самых важных событий в истории жизни на нашей планеты. Наземные линии развились из нескольких типов животных, среди которых , и , представляют наиболее успешные группы сухопутных животных.

Наземные животные не образуют единую кладу (не имеют общего предка); скорее, их разделяет только тот факт, что все они живут на суше. Переход от водной к наземной жизни в процессе происходил независимо друг от друга и успешно много раз различными . Большинство наземных линий зародились в умеренном или во время и , тогда как в период некоторые животные стали полностью сухопутными.

Маркировка «наземный» или «водный» часто неясна и становится предметом споров. Многие животные, считающиеся наземными, имеют жизненный цикл, который частично зависит от пребывания в воде. , тюлени и моржи спят на суше, а питаются в , но все они считаются наземными. Многие насекомые, например комары, и все сухопутные крабы, а также другие типы животных имеют стадию водного жизненного цикла: их яйца должны развиваться и вылупляться в водной среде; после вылупления им свойственна ранняя водная фаза жизни (нимфа или личинка).

Существуют виды крабов, которые являются как полностью водными, так и полуводными или наземными. Манящих крабов (Uca ) называют «полуводными», так как они делают норы в грязевом субстрате, к которому они отступают во время приливов. Когда прилив заканчивается, эти крабы выходят на пляж для поиска еды. То же самое верно и о моллюсках: сотни родов и видов брюхоногих живут в промежуточных средах, например, Truncatella . Некоторые брюхоногие моллюски с жабрами обитают на суше, а другие, с легкими - предпочитают воду.

Как полностью наземные или водные животные, также существуют многочисленные пограничные виды. Нет общепринятых критериев для определения того, куда относить эти виды, поэтому обозначение некоторых животных оспаривается.

Очевидные примеры

Есть животные, которых, очевидно, можно назвать сухопутными. Не часто вы видите плавающую курицу или летающую свинью. Большинство , включая людей, лошадей, собак, кошек и (среди многих других), являются наземными. Все они могут временно перемещаться в водной среде по различным причинам, таким как кормление, миграция или отдых, но их первичные и наиболее важные места обитания находятся на суше.

Такие небольшие организмы, как земляные черви, сверчки, муравьи и жуки, также являются наземными животными. В каждой наземной , от до , живет бесчисленное количество животных, которые считаются сухопутными. И за исключением рыб и лягушек, почти все домашние животные, которых держат люди, являются наземными. Хотя они могут наслаждаться купанием в воде, наземные животные, такие как собаки, фактически в ней не живут.

Неочевидные примеры

Мы узнали, что сухопутные животные должны жить на твердой земле, чтобы считаться наземными, но как быть с такими существами, как пингвины, крабы или улитки, все из которых проводят часть повседневной жизни в водных средах? Поскольку их основное место обитания находится на суше, и их зависимость от воды, как правило, обосновывается кормлением, все они обычно считаются наземными существами.

А что насчет птиц? Подобно тому, как земноводные размывают линию между водными и наземными животными, также дело обстоит и с птицами. Они могут проводить большую часть своей жизни на суше, но в то же время, поскольку умеют летать и жить в кроне деревьев, их считают особой группой наземных животных, известной как "древесные животные". Поскольку они не отдыхают или не гнездятся во время полета, у них должна быть какая-то твердая среда обитания, и она напрямую или косвенно привязана к земной поверхности.

Первые наземные животные

Ископаемые доказательства показывают, что морские существа, вероятно, связанные с членистоногими, впервые начали выходить на берег около 530 миллионов лет назад. Однако нет оснований полагать, что животные впервые стали полноценными обитателями суши в этот же период времени. Более правдоподобная гипотеза заключается в том, что мотивация этих ранних членистоногих к выходу на сушу заключалась в том, чтобы размножатся (как это делают современные мечехвосты) или откладывать яйца в недоступном для хищников месте.

С течением времени данные свидетельствуют о том, что в , примерно 375 миллионов лет назад, костистые рыбы (например, Тиктаалик (Tiktaalik roseae )), наиболее приспособленные к жизни в мелководных прибрежных и болотистых водах, были гораздо более жизнеспособными, чем амфибии, и их членистоногие предшественники. Благодаря относительно сильным мускулистым конечностям и легким в сочетании с жабрами, тиктаалики и животные подобные им, заложили крепкую опору жизни на суше к концу девонского периода. Таким образом, они, вероятно, являются последним общим предком всех современных .

Подведение итогов

Поскольку сообщество биологов не разработало официально признанную систему классификации сухопутных, водных или полуводных организмов (как для семейств, родов, видов и т.п.), есть место для дискуссий касаемо того, относится ли конкретное животное к наземным видам или нет. Как правило, большинство биологов признают животных: наземными, если они в основном живут на суше; водными, если они исключительно обитают в воде; и полуводными, если они проводят часть своего жизненного цикла в воде и часть на суше.

Птицы, которые могут летать и строят гнезда на твердых поверхностях, считаются особой группой наземных животных. Как и во многих областях науки, непрерывное изучение и исследования могут добавить дополнительные категории или уточнить параметры существующих в будущем.

Возникновению природного разнообразия на Земле человечество обязано миллиардам лет революции. Современные геологи и палеонтологи обнаружили переломные моменты в развитии жизни на нашей планете.

1. Древнейшие люди - Омо

Сейчас люди могут проследить свою родословную на сотни тысяч лет. Двум черепам, названным Омо 1 и Омо 2, которые были обнаружены в Эфиопии в 1967 году, исполнилось 195 000 лет, что делает их самыми ранними из обнаруженных до сих пор анатомически современных людей. Теперь ученые думают, что Homo Sapiens начали развиваться 200 000 лет назад.

Тем не менее, по этому поводу до сих пор идут споры, поскольку свидетельства культурного развития - найденные музыкальные инструменты, иглы и украшения - датируются всего 50 000 годами. Комплексные составные инструменты, такие как гарпуны, также появились примерно в это время. Поэтому никто не может ответить на простой вопрос: если современные люди появились 200 000 лет назад, то почему у них заняло целых 150 000 лет, чтобы разработать что-нибудь, напоминающее культуру.

2. Самая древняя птица - протоавис

Сегодня все знают, что птицы произошли от динозавров, а также что многие динозавры были фактически покрыты перьями. В результате, вопрос "какая птица является самой древней" по сути нужно переформулировать в "с какого момента динозавров можно начинать считать птицами".

В течение длительного времени палеонтологи считали самыми древними птицами археоптериксов, но сегодня появился еще более древний кандидат на звание первой птицы. Протоавис жил около 220 миллионов лет назад, раньше на 80 миллионов лет любого своего конкурента. Ископаемое было найдено в Техасе палеонтологом Санкаром Чаттерджи, который утверждает, что протоавис на самом деле ближе к современным птицам, чем археоптерикс.

3. Первые виды существ, которые начали ходить по земле - тиктаалик и пневмодесмус

Тиктаалик - утконосое существо, обитавшее в девонском периоде, являлось чем-то средним между рыбой, лягушкой и аллигатором. Как считается, оно впервые выбралось на сушу из воды 375 млн лет назад. Обнаруженный в Канаде в 2004 году, этот вид считается важным переходным звеном между водными позвоночными и первыми наземными животными. Также тиктаалик может похвастался ребрами, которые способны поддерживать его тело вне воды, легкими, подвижной шеей и глазами на верхней части головы, как у крокодила. Многоножка пневмодесмус жила около 428 млн лет назад. Существо размером в 1 сантиметр на самом деле было первым существом, которое постоянно обитало на земле и дышало воздухом.

4. Самая древняя рептилия - гилоном

Рептилии были первыми позвоночными, которые могли жить на земле. Ящерицеподобное существо гилоном, длина которого составляет всего 20 сантиметров, как полагают ученые, было самой старой рептилией. Гилономы, которые по всей видимости были насекомоядными, возникли примерно 310 миллионов лет назад. Сохранившиеся окаменелости этого существа были обнаружены в 1860 году внутри ствола дерева в Новой Шотландии.

5. Старейшее существо, способное летать - риниогната

Полет в качестве основного средства передвижения требует сложной конструкции организма (низкий вес тела, но прочный скелет), а также мощные мышцы крыльев. Первое существо, которое было способно летать, фактически является самым старым известным насекомым. Rhyniognatha hirsti - крошечное насекомое, которое обитало около 400 миллионов лет назад. Первые доказательства существования этого насекомого были обнаружены в 1928 году в девонских горных породах.

6. Первое цветущее растение - потомакапнос и амборелла

Люди склонны ассоциировать растения с цветами, но на самом деле цветы появились сравнительно недавно. Прежде, чем появились цветы, растения размножались с помощью спор в течение сотен миллионов лет. На самом деле, ученые даже не знают, почему возникли цветы, поскольку они являются очень нежными и прихотливыми, а также требуют огромного количества энергии, которой теоретически могло бы найтись намного более рациональное применение.

Эти непонятные обстоятельства заставили Дарвина описать рост цветов, как "страшную тайну". Древнейшие известные ископаемые цветковые растения относятся к меловому периоду, между 115 и 125 миллионами лет назад. Одними из древнейших цветков являются потомакапнос, который удивительно напоминает современный мак, а также амборелла, которую нашли на острове Новая Каледония. Все указывает на то, что цветы не развивались медленно, а внезапно возникли фактически в современном виде.

7. Самое древнее млекопитающее - хадрокодиум

Самое старое известное млекопитающее напоминало небольшую мышь или современную землеройку. Длина хадрокодиума, останки которого нашли в Китае в 2001 году, была около 3,5 сантиметров, а весил зверек всего 2 грамма. Скорее всего, он вел образ жизни, подобный современной землеройке, поскольку его зубы представляли собой специальные клыки для измельчения насекомых. Жил хадрокодиум около 195 миллионов лет, задолго до некоторых из самых известных динозавров, в том числе стегозавра, диплодока, и тиранозавра.

8. Первое дерево - ваттиеза

Деревья сыграли (и до сих пор играют) решающую роль в формировании атмосферы Земли. Без них углекислый газ не превращался бы в кислород, и планета вскоре стала бы безжизненной. Первые леса резко изменили экосистему Земли, Таким образом, появление деревьев можно считать одним из самых важных эволюционных прорывов за всю историю.

В настоящее время самым старым известным деревом является вид возрастом 397 миллионов лет, который был назван ваттиеза. Листья этого папоротникообразного растения напоминали ладонь, а само дерево достигало высоты в 10 метров. Ваттиеза возникла на 140 миллионов раньше динозавров. Растение размножалось спорами подобно современным папоротникам и грибам.

9. Самый старый динозавр - ньясазавр

Динозавры начали царствовать на Земле после массового пермского вымирания, которое произошло около 250 миллионов лет назад и уничтожило около 90 процентов всех видов на планете, в том числе 95 процентов морской жизни, и большинство из деревьев планеты. После этого в триасе появились динозавры.

Старейшим известным на настоящее время динозавром является ньясазавр, кости которого были обнаружены в Танзании в 1930 году. До сих пор ученые не имеют ни малейшего понятия был он хищником или травоядным, а также ходил он на двух ногах или на четырех. Рост ньясазавра составлял всего 1 метр, а вес - 18-60 кг.

10. Старейшая форма жизни

Что является старейшей формой жизни, известной науке? Довольно сложный вопрос, поскольку зачастую ископаемые настолько древние, что их возраст сложно точно определить. Например, на камнях, обнаруженных рядом с регионом Пилбара в Австралии, содержались микробы возрастом почти 3,5 млрд лет. Однако, некоторые ученые считают, что подобные докембрийские органостенные микрофоссилии на самом деле являются странной формой полезных ископаемых, возникших при особых гидротермальных условиях. Другими словами, они не являются живыми.

Общепринятая история происхождения жизни на Земле устарела. Двое ученых, Питер Уорд и Джозеф Киршвинк, предлагают книгу, в которой собраны все выводы последних исследований. Авторы показывают, что многие наши прежние представления об истории происхождения жизни неверны. Во-первых, развитие жизни не было неторопливым, постепенным процессом: катаклизмы способствовали формированию жизни больше, чем все остальные силы вместе взятые. Во-вторых, основа жизни - углерод, но какие еще элементы определили ее эволюцию? В-третьих, со времен Дарвина мы мыслили в категориях эволюции видов. На самом деле имела место эволюция экосистем - от подводных вулканов до тропических лесов, - которые сформировали мир, каким мы его знаем. Опираясь на свой многолетний опыт в палеонтологии, биологии, химии, астробиологии, Уорд и Киршвинк рассказывают историю жизни на Земле, такую фантастическую, что ее трудно представить, и в то же время такую знакомую, что нельзя пройти мимо.

Книга:

Первые сухопутные животные

Первые сухопутные животные

Основной проблемой для любого первого наземного животного являлась острая нехватка воды. Во всех живых клетках должна быть вода, и водный образ жизни эту потребность легко обеспечивал. Проживание на суше, однако, требует наличия плотного верхнего покрова, чтобы вода удерживалась внутри организма. Сложность в том, что решения, позволяющие снизить потерю воды на воздухе, противоречат потребностям кожного дыхания. Вот вам и задачка: с одной стороны, иметь внешний покров, который сохраняет воду, это преимущество, но в то же время присутствует риск умереть от удушья. Альтернативой может стать система дыхания, при которой кислород проникает через внешний покров, но возрастает риск потери влаги через ту же систему. Данную дилемму пришлось разрешить всем первооткрывателям суши. Очевидно, процесс был настолько трудным, что лишь совсем небольшому числу групп животных, растений и простейших удалось это сделать. Некоторые из многочисленных и самых распространенных современных морских обитателей, по-видимому, так и не смогли покорить сушу: не существует наземных губок, стрекающих, плеченогих, мшанок и иглокожих, да и многих других тоже.

Древнейшими окаменелостями сухопутных животных, вероятно, являются маленькие членистоногие, напоминающие современных пауков, скорпионов, клещей, равноногих раков и примитивных насекомых. Неясно, какая из перечисленных групп членистоногих была первой, впрочем, первенство не продлилось долго, поскольку в палеонтологической летописи обнаруживаются представители всех данных таксономических групп.

Классификацию этих первых сухопутных животных неизбежно пришлось проводить по окаменелостям, что не гарантировало точности, поскольку речь шла о маленьких наземных членистоногих, которые имеют очень слабо отвердевающие экзоскелеты и поэтому редко сохраняются в отложениях. К концу силурийского периода или к раннему девону, около 400 млн лет назад, тем не менее распространение на суше растений позволило выйти из воды и авангарду животного царства. Совершенно ясно, что независимо друг от друга членистоногие из разнообразных таксонов приобрели в процессе эволюции дыхательные системы, способные поддерживать жизнь на воздухе.

Дыхательная система современных пауков и скорпионов объясняет, как они превратились из процветающих морских обитателей в не менее процветающих сухопутных жителей. Для такого шага - из воды на сушу - никакая другая система организма не требует столь важных изменений, как дыхательная. Также представляется совершенно очевидным, что легкие первых сухопутных членистоногих были переходным звеном эволюции, почти таким же эффективным, как у более поздних видов. Но в атмосфере с большим количеством кислорода можно было дышать всем телом - воздух проникал по всей поверхности этих маленьких сухопутных существ (они точно были очень маленькими), и кислород свободно попадал в их примитивные легкие.

Из всех типов животных, перебравшихся на сушу первыми - сюда входят многие группы членистоногих, моллюски, кольчатые черви, хордовые (а с ними и очень маленькие существа вроде нематод), - членистоногие все же были самыми первыми, поскольку их тела уже имели плотное внешнее покрытие, обеспечивающее удержание воды в организме. Однако и перед ними по-прежнему стояла проблема дыхания. Уже упоминалось, что внешний скелет членистоногих потребовал эволюции больших жабр почти на всех сегментах тела, чтобы обеспечить выживание в кембрии (именно тогда появилось большинство высокоразвитых ископаемых членистоногих) при малом содержании кислорода в окружающей среде. Но жабры не функционируют на воздухе. Первые сухопутные членистоногие - пауки и скорпионы - развили новый вид дыхательной системы под названием «легочная книжка» (внутреннее строение такого легкого напоминает книжные страницы).

Данная «книжка», «страницами» которой являются листки ткани, заполненные гемолимфой (жидкостью, играющей у членистоногих роль крови), вложена в легочный мешок (атриум), сообщающийся с внешней атмосферой через дыхательные отверстия в панцире. Это пассивное легкое, поскольку притока воздуха, вдыхаемого через такую структуру, не происходит, поэтому его работа зависит от определенного минимума кислорода.

Некоторые очень маленькие пауки, как известно, могут быть подняты ветром на большие высоты, поэтому их назвали аэропланктоном. Данный факт доказывает, что легкие-книжки у пауков способны извлекать кислород и в среде с низким содержанием кислорода. Однако представители аэропланктона настолько малы, что их дыхательные потребности могут быть удовлетворены пассивным проникновением газа в тело. Более же крупные пауки из-за своих легких-книжек очень уязвимы.

Более эффективны по сравнению с дыхательной системой насекомых, состоящей из трахей, возможно, жабры-книжки. Система дыхания насекомых пассивна в том плане, что в ней отсутствует или крайне слаб механизм нагнетания воздуха, хотя последние исследования показывают, что некоторое нагнетание все же присутствует, но с очень слабым давлением. Система легкого-книжки у паукообразных имеет намного большую площадь поверхности, чем у насекомых, и поэтому может функционировать в условиях низкого содержания кислорода в среде.

Время первого этапа проникновения на сушу пауков и скорпионов очень сложно определить, так как древние пауки и скорпионы имели очень малые размеры и почти не оставили окаменелостей. Современные скорпионы имеют большую степень отвердевания, чем пауки, и поэтому чаще встречаются в осадочных отложениях.

Самые ранние свидетельства существования сухопутных животных относятся к позднему силуру (ископаемые в Уэльсе) - около 420 млн лет назад - это почти конец силурийского периода. В то время уровень кислорода достиг самых высоких показателей за всю историю существования Земли. Окаменелости того периода немногочисленны и демонстрируют слабое разнообразие. Впрочем, их распознали и классифицировали как многоножек.

Намного более богатую коллекцию ископаемых представляет знаменитый райниевый черт в Шотландии, датируемый 410 млн лет назад. Это отложение содержит окаменелости очень ранних растений, а также маленьких членистоногих, большинство которых относится, вероятно, к современным клещам и ногохвосткам - представители обеих групп питаются остатками растений и потому, скорее всего, были хорошо приспособлены к жизни в новых сухопутных условиях, где царили в основном маленькие и примитивные растения. Клещи роднятся с пауками. Ногохвостки, впрочем, насекомые и, вероятно, первые из этого самого многочисленного на сегодняшний день класса животных. Было бы вполне логично предположить, что насекомые сразу же развили такое огромное многообразие форм жизни на суше. Однако это не так, все произошло как раз наоборот.

Палеоэнтомологи обнаружили, что насекомые оставались немногочисленной группой сухопутной фауны вплоть до конца раннего каменноугольного периода, когда уровень кислорода достиг современных показателей - около 330 млн лет назад. Окаменелости насекомых становятся более многочисленными к позднему каменноугольному периоду - около 310 млн лет назад. Летать насекомые начали гораздо позднее момента своего рождения - несомненные признаки летающих насекомых можно обнаружить в отложениях, датируемых 330 млн лет назад. Вскоре после своего первого полета насекомые совершили невероятный эволюционный скачок, породив множество новых видов, в основном летающих. Это классический случай эволюционной радиации, когда быстрое (в геологических масштабах) и массивное возрастание таксономического разнообразия определенных групп организмов позволяет им занять новые экологические ниши. Однако подобная радиация произошла в период, когда в атмосфере наблюдался очень высокий уровень кислорода, и, бесспорно, именно такое состояние атмосферы и обеспечило успешность этих процессов.

Насекомые все же не были первыми животными на суше, первенство, видимо, принадлежит скорпионам. В середине силурийского периода, около 430 млн лет назад, из пресноводных болот и озер выползли первые протоскорпионы. У них были жабры, приспособленные к жизни в воде, и питались они, вероятно, останками мертвых животных, например, рыб, выброшенных волной на берег. Жабры оставались влажными, а их очень большая площадь поверхности обеспечивала какое-то дыхание. У них точно не было никаких легких, только жабры.

Порядок появления животных на суше можно представить следующим образом: скорпионы - около 430 млн лет назад, но они, скорее всего, были сильно привязаны к воде из-за размножения и, возможно, даже дыхания; многоножки - 420 млн лет назад; насекомые - 410 млн лет назад. Однако привычные нам насекомые появились не ранее чем 330 млн лет назад. Как такой порядок связан с изменениями уровня кислорода в атмосфере?

Новейшие способы определения уровня содержания кислорода в атмосфере позволяют определить, что максимальный уровень содержания кислорода в атмосфере приходится на период около 410 млн лет назад. Затем последовал резкий спад, после чего вновь начался подъем - от очень низких показателей (12 %) в конце девона до самых высоких за всю историю планеты в пермский период (более 30 %). Сегодня, напомним, содержание кислорода в атмосфере - 21 %. Райниевый черт, в котором впервые обнаружилось многочисленное скопление насекомых и паукообразных, относится к периоду кислородного максимума в девоне. Затем, согласно отчетам палеонтологов, изучающих вопросы разнообразия насекомых, последние встречаются в ископаемых редко. Такое положение сохраняется вплоть до скачка кислородного уровня до 20 % в интервале между ранним и поздним карбоном, 330–310 млн лет назад, в период распространения крылатых насекомых.

Распространение на суше позвоночных стало возможно благодаря, скорее всего, увеличению содержания кислорода в атмосфере в ордовикском и силурийском периодах. Если бы не это обстоятельство, возможно, и история развития животных на суше, и формы сухопутных животных были бы совершенно иными. А может, не было бы сухопутных животных вообще. Нам также известно, что сразу после выхода из воды, выживая в условиях с низким содержанием кислорода в атмосфере, животные были очень немногочисленны.

Возможны три объяснения распределению окаменелостей, наблюдаемому в породах тех периодов.

Первое: эта видимая пауза в развитии сухопутных животных на самом деле не существовала; просто очень плохая палеонтологическая летопись периода 400–370 млн лет назад.

Второе: пауза действительно была - кислорода было мало, и очень мало членистоногих обитало на суше, особенно насекомых. Но те немногие, которым удалось выжить, смогли породить огромное разнообразие форм, когда через 30 млн лет уровень кислорода повысился.

Третье: первые выходцы из водной среды обитания на сушу были сметены падением уровня кислорода. Правда, местами кое-кто выжил. А уже вторая волна покорителей суши была настоящим роем переселенцев, которые воспользовались увеличением уровня кислорода. Освоение суши животными (членистоногими и, как мы увидим, позвоночными) происходило двумя определенными этапами: 430–410 млн лет назад, а затем - 370 млн лет назад и позднее.

Членистоногие были не единственными, кто приспосабливался к жизни на суше. Брюхоногие моллюски также совершили эволюционный бросок на сушу, но не ранее позднего карбона, то есть они являлись частью второго этапа освоения суши животными, когда уровень кислорода стал достаточно высок. Другая группа животных - мечехвосты - прибыла на сушу примерно в то же время, что и моллюски. Однако это все были малочисленные колонисты по сравнению с группой, которая интересует нас больше всего, - нашей, то есть позвоночными.

Но земноводные не просто так выпрыгнули из моря. Они были кульминацией очень долгого эволюционного пути, и прежде чем они появятся на суше и в нашем повествовании, представим себе девонский период, который давно уже называют эпохой рыб. Примером может служить наше любимое место - относящийся к девону бассейн Каннинг (Canning Basin) в Западной Австралии, где авторы этой книги провели множество полевых исследований. Бассейн Каннинг является одним из самых прекрасных (очень жарких!) мест в мире, где лучше всего сохранились окаменелости барьерного рифа - будто современный Большой барьерный риф вдруг превратился в камень, а вода неожиданно ушла. Хотя большая часть работ о бассейне Каннинг посвящена именно этому гигантскому рифу девонского периода, тем не менее породы, образовавшиеся в более глубоких морских местах того периода, содержат особенно впечатляющие ископаемые, которые, безусловно, заслуживают присутствия на страницах любой новой истории развития жизни на Земле.