Первая жизнь
В это трудно поверить, но на планете Земля до сих существуют те самые первые организмы, которые сыграли величайшую роль в дальнейшей эволюции живой природы. Ученые знали о них еще в 18-м веке, но только в 30-х гг. 20-го века приоткрылась завеса происхождения и тайна их образования. Речь идет о строматолитах.
Стромалиты
Строматолит (с греч. stromatos - подстилка, lithos - камень) - это ничто иное, как плотное слоистое образование в толщах известняков и доломитов, возникающее в результате жизнедеятельности колоний сине-зеленых водорослей и других микроорганизмов. Встречаются строматолиты на Земле с протерозоя и на сегодня установлено, что самые древние представители могут похвастаться возрастом примерно в 3,5 млрд. лет. При чем эти самые представители ни капельки не изменились с тех времен.
В 30-х гг. 20 века было совершено одно из самых примечательных событий в классической биологии. На литорали залива ШаркБэй (Австралия) и на атлантическом побережье Багамских островов были найдены небольшие рифовые постройки неизвестного ранее типа. При внимательном изучении это оказались современные строматолиты!
Результат деятельности цианобактерий
Именно тогда стало ясно, что строматолит образуется в результате жизнедеятельности уникального прокариотного существа - цианобактериального мата. Цианобактериальный мат представляет собой многослойный "ковер", толщиной до 2 см. Состоит он из цианобактерий и других микроорганизмов. Но по мимо того, что мат состоит из слоев, они выполняют различные, но строго распределенные, функции. Таким образом, это полноценный живой организм, каждая часть которого выполняет четко свои функции и дальнейшие исследования показали, что цианобактериальный мат является одной из самых сбалансированных экосистем в природе.
Живут строматолиты в экстремальных условиях - в пещерах, очень соленых озерах и долинах, а также в горячих источниках. И это не удивительно, ведь именно такими, экстремальными, были условия жизни на Земле 3,5 млрд. лет назад. И только благодаря фотосинтетирующей работе цианобактерий современная атмосфера богата кислородом. Вот такие вот они удивительные, первые живые организмы!
Нас пугают глобальным потеплением, глобальным обледенением, ядерной войной, черными дырами и свиным гриппом. Мы должны были все время дрожать от страха, но хорошо, что человек научился более или менее философски смотреть на жизнь со всеми потенциальными опасностями. Горячей или холодной будет наша планета - покажет время. А пока ученые выдвигают интересные идеи о том, что представляла собой наша Земля в незапамятные времена и как на ней зародилась жизнь. Вот одна из версий.
Однажды 715 миллионов лет назад
В то время наша планета представляла собой заледеневший снежный ком. Трудно представить, что на теплых пляжах с тропической растительностью и набегающими кружевными волнами когда-то была мертвая ледяная пустошь. Даже на экваторе температура воздуха была, как сейчас в Антарктиде - минус 20 градусов. Жизнь практически была стерта с лица земли. И лишь некоторые выжившие виды ютились в местах, где пузырились теплые источники.
Эта «глубокая заморозка» длилась не менее 120 миллионов лет, считает профессор Лондонского университетского колледжа Грэхем Шилдс. Другие ученые утверждают, что эта вселенская катастрофа имела свои позитивные стороны - стала толчком к эволюции животного мира. Жизнь на Земле зарождалась заново.
История Кембрийского взрыва
540 миллионов лет тому назад начался бурный расцвет жизни, который получил название Кембрийского взрыва. В короткие сроки волшебным образом началось увеличение биоразнообразия на планете. Раскопки, датируемые тем периодом, явили миру останки гигантских пятиглазых мокриц - трилобитов (Opabinia), колючих слизней (Wiwaxia) и прочих гадов. Одним словом, в геологическое мгновение ока произошел скачок от одноклеточных бактерий до экзотических многоклеточных существ. Кембрийский взрыв до сих пор остается загадкой.
Отчего же случился ледниковый период?
Об этом спорят уже сотни лет и до наших дней. Большинство ученых сходятся во мнении, что обледенение земного шара было практически мгновенным явлением. Этим можно объяснить тот факт, что вмерзшие в лед мамонты и прочие доисторические животные сохранились практически целиком - значит, времени на разложение живых организмов природа не оставила. По ряду версий, Земля была почти целиком скована льдами, и лишь незначительные карманы с открытой водой оставалсь там, где находились горячие источники. Многие утверждают, что эти карманы - пояс открытой воды - могли сохраниться как раз по экватору.
Но это даже не так существенно, как тот неоспоримый для многих факт, что обледенение началось внезапно. Это могло быть вызвано быстрым выветриванием континентов Земли, которые имели свойство поглощать углекислый газ: резкое потепление, выбросы парниковых газов закончились стремительным падением температуры.
От холода к теплу
Можно предположить, что потепление климата началось столь же внезапно - по геологическим меркам, конечно же, - как и обледенение планеты. Около 660 миллионов лет назад земные вулканы начали насыщать атмосферу углекислым газом, этого достаточно, чтобы «буксировать» климат из замороженного состояния. И в то же время в течение всего периода происходило накопление в воздухе кислорода. Микроорганизмы и микроскопические растения стали развиваться с немыслимой скоростью - ведь большинство из них находились в спящем состоянии в период глобального обледенения. А некоторые живые организмы могут выжить при гораздо меньшем уровне содержания кислорода, как доказано наукой. Например, губке (один из старейших представителей живой природы) нужно всего 0.5% современного уровня кислорода.
Тающие ледники выпускали наружу огромные массы богатой фосфором пыли от подстилающих пород. Затем, когда лед отступил, превращаясь в реки, вода смыла эту пыль в океаны.
"Высокий уровень фосфора увеличил биологическую продуктивность в океане», - говорит доктор Ной Плавански из Йельского университета в Нью-Хейвене. В 2010 году этим ученым был зафиксирован мощный выброс фосфора в осадках по всему миру. Кто знает, может, это был финал того самого ледникового периода?
Что же с животными и людьми?
Эти интересные идеи о внезапном обледенении и последующей внезапной оттепели не поддерживают многие ученые. Биологам давно известно, что животные обладают инстинктом не только самосохранения, но и оказания помощи своему ближнему. При этом они не будут спасать или помогать живым сущствам из другого вида. Здесь вопрос стоит как раз о сохранении себя. Известны случаи, когда дикие животные усыновляли детенышей погибших родителей одного с ними вида, но никогда - детенышей особей другого вида. К сожалению, палеонтологическая летопись очень разношерстная, и реальных доказательств связи эволюции животных с глобальным обледенением и последующим потеплением нет, здесь можно говорить лишь о гипотезах. Старейшие окаменелости останков сложных животных относят к периоду 560 миллионов лет назад.
Генетика также не может дать окончательный ответ на все вопросы. Работая в обратном направлении через семейное древо животных и оценки темпов генетических изменений, ученые подсчитали, что первые животные, скорее всего, возникли около 750 миллионов лет назад. Но эти "молекулярные часы" оценки по определению ненадежны.
До или после ледникового периода?
Если можно согласиться с тем, что примитивные микроорганизмы и зачатки растительного мира существовали на всем протяжении ледникового периода, то же самое трудно предположить о животных и первобытных людях. Их клетки должны были утратить способность к размножению. Тогда остается предположить, что животный мир появился после великого обледенения? Или они появились 750 лет назад и своей деятельностью привели к резкому охлаждению климата? Представители животного мира обладают способностью изменять физическую среду, и с этим никто не спорит.
Влияние живых существ на климат
Влиять на климат могут не только люди и животные. Даже обычные роющие черви могут разбивать камни, а каменная пыль реагирует с двуокисью углерода в воздухе. Морские животные повышают уровень кислорода в океане, поедая остатки погибших организмов, которые бы, в свою очередь, потребляли кислород. Одним словом, нет в мире ни одного существа, которое так или иначе не влияло бы на жизнь на Земле.
Итого: к чему пришли?
В этом вопросе трудно прийти к единому знаменателю. Гипотезы так и останутся гипотезами. На сегодня человечество может быть уверенным лишь в одном: придет ли наша планета к обледенению или к аномальному потеплению - целиком зависит от человека. Это должно стать отрезвляющим напоминанием о том, насколько быстро могут измениться условия на Земле. Наша планета оставалась стабильной многие тысячелетия, но это не означает, что так будет продолжаться до бесконечности. Растущие аппетиты в добыче полезных ископаемых не пугают никого. А ведь это самый верный путь к разрушению Земли и изменению ее климата. Мы только в фантастических фильмах представляем себе, что Земля может столкнуться с гигантским астероидом, и тогда наше Солнце закроет космическая пыль, грозя очередным ледниковым периодом. Все возможно.
Это сентенция, но единственный выход - относиться разумнее к своей планете. Чтобы снова не началась эра динозавров.
Все мы еще со школы знаем о том, что многие древние животные, населявшие планету когда-то, давно вымерли. Но знаете ли вы, что сейчас на Земле обитают животные, которые видели динозавров. А еще есть животные, которые существуют дольше, чем деревья, с которых эти динозавры ели листья. При этом много из этих древних представителей фауны практически не изменились за миллионы лет своего существования. Кто же эти старожилы на нашей Земле и что в них такого особенного?
1. Медузы
Первое место в нашем «рейтинге» по праву занимают медузы. Ученые считают, что медузы появились на земле примерно 600 миллионов лет назад.Самая большая медуза, которую поймал человек, имела 2,3 метра в диаметре. Живут медузы недолго, примерно год, ведь они лакомство для рыб. Ученые ломают голову над тем, как медузы воспринимают нервные импульсы от органов зрения, ведь у них нет мозга.
2. Наутилус
Наутилусы живут на Земле более 500 миллионов лет. Это головоногие моллюски. Самки и самцы отличаются размерами. Раковина наутилусов поделена на камеры. Сам моллюск живет в самой большой камере, а остальные отделения, наполняя или откачивая биогазом, использует как поплавок для погружения на глубину.
3. Мечехвосты
Эти морские членистоногие по праву считаются живыми ископаемыми, ведь они живут на Земле более 450 миллионов лет. Чтобы представить, как это долго, скажу, что мечехвосты старше деревьев.
Им не представилось труда пережить все известные глобальные катастрофы, практически не изменившись внешне. Мечехвостов по праву можно назвать животными «голубых кровей». Их кровь, в отличие от нашей, имеет голубой цвет, ведь она насыщена медью, а не железом, как человеческая.
Кровь мечехвостов имеет удивительные свойства - когда она вступает в реакцию с микробами, то образуются сгустки. Именно таким способом мечехвосты делают барьер от микробов. С крови мечехвостов делают реактив и с его помощью проверяют лекарства на чистоту.
4. Неопилины
Неопилина - моллюск, который обитает на Земле примерно 400 миллионов лет. Он не изменился во внешнем виде. Обитают неопилины на больших глубинах в океанах.5. Латимерия
Латимерия - современное ископаемое животное, которое появилось на нашей планете примерно 400 миллионов лет назад. За весь период своего существования она практически не изменилась. На данный момент латимерия пребывает на грани вымирания, поэтому вылов этих рыб строго воспрещен.
6. Акулы
Акулы существуют на Земле более 400 миллионов лет. Акулы очень интересные животные. Люди исследуют их много лет и не перестают удивляться их уникальности.Например, зубы у акулы растут всю жизнь, самые большие акулы могут достигать 18 метров в длину. У акул прекрасный нюх - они чуют запах крови на расстоянии сотни метров. Акулы практически не чувствуют боли, потому что их тело вырабатывает некий «опиум», который притупляет болевые ощущения.
Акулы потрясающе адаптируются. Например, если кислорода не хватает, они могут «отключать» часть мозга и потреблять меньше энергии. Акулы также могут регулировать соленость воды, вырабатывая специальные средства. Зрение акулы в несколько раз лучше, чем у кошек. В грязной воде они видят на расстояние до 15 метров.
7. Тараканы
Это настоящие старожилы на Земле. Ученые утверждают, что тараканы населяют планету более 340 миллионов лет. Они выносливые, неприхотливые и быстрые - именно это помогло им выжить в самые бурные периоды истории на Земле.Тараканы могут жить некоторое время без головы - ведь оны дышат клетками организма. Они отличные бегуны. Некоторые тараканы за секунду пробегают примерно 75 см. Это очень хороший результат относительно их роста. А об их невероятной выносливости свидетельствует тот факт, что они выдерживают радиационное излучение почти в 13 раз больше, чем человек.
Тараканы могут прожить без води примерно месяц, без воды - неделю. Их самка некоторое время сохраняет семя самца и может оплодотворить себя сама.
8. Крокодилы
Крокодилы появились на Земле около 250 миллионов лет назад. Удивительно, но сначала крокодилы жили на суше, но потом им понравилось значительную часть своего времени проводить в воде.Крокодилы удивительные животные. Кажется, что они ничего не делают просто так. Чтобы облегчить переваривание пищи, крокодилы глотают камни. Это также помогает им погружаться на глубину.
В крови крокодила есть природный антибиотик, который помогает им не болеть. Средняя продолжительность их жизни составляет 50 лет, но некоторые особи могут доживать и до 100 лет. Крокодилы не поддаются дрессировкам, и их можно считать самыми опасными животными на планете.
9. Щитни
Щитни появились на Земле в период динозавров примерно 230 миллионов лет назад. Обитают они почти по всему свету, кроме Антарктиды.Удивительно, но щитни не изменились во внешнем виде, только стали меньше размером. Самые большие щитни найдены размером 11 см, самые маленькие - 2 см. Если у щитней наступает голод, среди них возможен каннибализм.
10. Черепахи
Черепахи населяли Землю примерно 220 миллионов лет назад. От своих древних предков черепахи отличаются тем, что у них нет зубов, и они научились прятать голову. Черепах можно считать долгожителями. Они доживают и до 100 лет. Они прекрасно видят, слышат, имеют тонкий нюх. Черепахи запоминают человеческие лица.Если температура в гнезде, где самка отложила яйца высокая, родятся самки, если низкая - только самцы.
11. Гаттерия
Гаттерия - рептилия, которая появилась на Земле более 220 миллионов лет назад. Сейчас гаттерии проживают в Новой Зеландии.Гаттерия похожа на игуану или ящерицу. Но это лишь сходство. Гаттерии учредили отдельный отряд - клювоголовые. Это животное имеет «третий глаз» на затылке. У гаттерии замедлены процессы обмена веществ, поэтому они очень медленно растут, зато без труда доживают до 100 лет.
12. Пауки
Пауки живут на Земле более 165 миллионов лет. Самую древнюю паутину нашли в янтаре. Ее возраст становил 100 миллионов лет. Самка паука за один раз может откладывать несколько тысяч яиц - это один из факторов, который помог им прожить до наших дней. У пауков нет костей, их мягкие ткани покрывает твердый экзоскелет.Паутину не смогли сделать искусственно ни в одной лаборатории. А те пауки, которых отправляли в космос, пряли трехмерную паутину.
Известно, что некоторые пауки могут доживать и до 30 лет. Самый большой известный паук имеет длину почти 30 см, а самый маленький - полмиллиметра.
13. Муравьи
Муравьи - удивительные животные. Считают, что они проживают на нашей планете более 130 миллионов лет, при этом практически не поменяв своего внешнего вида.Муравьи очень умные, сильные и организованные животные. Можно сказать, что у них существует собственная цивилизация. У них во всем есть порядок - они делятся на три касты, каждая из которых занимается своим делом.
Муравьи очень хорошо приспосабливаются к обстоятельствам. Их популяция - самая большая на Земле. Чтобы вообразить, насколько их много, представьте, что на одного жителя планеты припадает примерно миллион муравьев. Муравьи еще и долгожители. Иногда матки могут доживать до 20 лет! А еще они потрясающе смышленые - муравьи могут обучать своих собратьев искать еду.
14. Утконосы
Утконосы проживают на Земле более 110 миллионов лет. Ученые предполагают, что сначала эти животные жили в Южной Америке, но потом добрались до Австралии.В 18 веке шкурку утконосов впервые увидели в Европе и посчитали… подделкой.Утконосы - прекрасные пловцы, они с легкостью добывают себе еду с речного дна с помощью клюва. Почти 10 часов в день утконосы проводят под водой.
Утконосов не удалось размножать в неволе, а в дикой природе сегодня их осталось довольно мало. Поэтому животные и занесены в Международную красную книгу.
15. Ехидна
Ехидну можно назвать ровесницей утконосов, ведь она населяет Землю 110 миллионов лет.Ехидны похожи на ежиков. Они смело охраняют свою территорию, но при опасности зарываются в землю, оставляя на поверхности лишь пучок иголок.
У ехидны нет потовых желез. В жару они мало двигаются, в холод могут впадать в спячку, таким образом регулируя свой теплообмен. Ехидны - долгожители. В природе они живут до 16 лет, а в зоопарках могут доживать и до 45 лет.
Интересно, стможет ли человек прожить на Земле так долго?
Так скажем, предками или предшественниками животных, тех, что мы знали по раскопкам археологов и тех животных, которые окружают нас, являлись микроорганизмы. Микроорганизмы питались веществами неорганического происхождения, минералами, которые были растворены в многочисленных водоёмах. Возможно, эта бытность продолжалась бы и до сих пор, пока не настал тот момент, когда необходимые микроорганизмам вещества в своём количестве в силу разных причин стали уменьшаться. По логике вещей, микроорганизмы просто должны были погибнуть. Но этого не случилось, так как появились животные? Коренным образом микроорганизмы перестроили способы существования, методы выживания. Часть микроорганизмов действительно погибла, а другая часть научилась поглощать энергию солнечных лучей, третья часть микроорганизмов приспособилась питаться теми микроорганизмами, которые поглощали энергию солнечных лучей и создавали в себе органические вещества, а пригодные для питания другой перестроившейся группы микроорганизмов. Так появились первые растения и первые простейшие животные, неразрывно связанные друг с другом группы живых существ на этой планете. Конечно же, мы, люди - неразрывное звено этой цепи связанных друг с другом обитателей Земли.
Появление беспозвоночных животных
Первые беспозвоночные животные появились, конечно же, невероятно давно. Началось всё с архейской эры, эпохи протерозоя. Тогда появились первые беспозвоночные животные - черви, морские водоросли, губки. Все животные той, бесконечно далёкой, поры не имели в строении своего тела хоть сколько-нибудь твёрдого основания, каркаса или спинного хребта - элемента, который сейчас мы называем позвоночником. При этом сказать о том, что беспозвоночные были настолько не защищены от влияния внешней среды нельзя. У одних был твёрдый хитиновый панцирь, у других, например у моллюсков, защищающая их тело раковина.
Появление позвоночных животных
Откуда появились животные, наиболее известные? Позвоночные. Процессы эволюции никто не отменял, особенно ярко её влияние было оказано на обитателей Земли, когда наша планета совсем ещё была молодой да ранней. Тяжёлое существование, конкуренция и постоянная, ежеминутная необходимость выживать вынуждала животных развиваться или же умирать. Кто избирал первый путь, чтобы выжить в непростом мире первобытной природе, должны были не просто питаться тем, что плохо лежит. Условия были таковы, что появилась необходимость добывать пищу, проводить целый день в её поисках. Для этого, конечно же, необходимо было двигаться. Необходимость в движении с каждым новым поколением животных провоцировала изменения в двигательной системе животных, результатом которых стали замена хорды на позвоночник, появление челюстей, усложнение пищеварительной и других систем. Такова последовательность появления животных на Земле.
Появление домашних животных
О том, как появились домашние животные,мы знаем не очень много. Долгое время животные и человек были соперниками, а в иных случаях даже врагами. Около 20 тысяч лет назад люди и животные усмотрели варианты взаимовыгодной жизнедеятельности. Так волки, поедавшие объедки людской пищи, вдруг стали предупреждать людей об опасности встречи с хищниками. Люди приручили их и стали развивать их качества защитников. Кошки приручены были людьми после спасения от нашествия крыс, а овцы и птицы изначально были украдены птенцами или телятами у убитых во время охоты родителей и держались в неволе на случай голода. Затем этих животных стали растить и постоянно держать в неволе.
Последовательность возникновения групп животных куда более сложный процесс, поэтому о нем лучше прочитать в энциклопедиях.
Первые млекопитающие появились 216 миллионов лет назад, когда на земле еще жили и доминировали динозавры. По мнению ученых, они выглядели как маленькие землеройки или мыши. Они питались насекомыми и растениями, а ночи проводили на деревьях. Шерсть и другие отличительные признаки млекопитающих развивались на протяжении миллионов лет.
Странное создание, изображенное внизу, — это тритилодонт (Tritylodontidae), живший в триасе. Он был чуть больше 1 метра в длину и имел, как вы можете увидеть, весьма необычные зубы.
Его название означает «трехбугорковый зуб». Позади более крупных передних зубов на нижней челюсти располагались зубы с двумя бугорками, а на верхней — с тремя.
Тритилодонта долго попеременно причисляли то к классу млекопитающих, то к тероморфным пресмыкающимся. По строению зубов, с бугорчатой коронкой и раздвоенными корнями, тритилодонт несомненно принадлежит к млекопитающим, а по строению остальных частей черепа приближается к тероморфам.
Ученые могут лишь догадываться о его истинной внешности по окаменелому черепу и зубам, поскольку было обнаружено очень немного останков.
Изображение фрагмента черепа и зубов Tritylodon longaevus (Owen, 1884)
А это триконодонт (Triconodonta). Триконодонт жил в поздний юрский период и был размером с сегодняшнюю среднюю домашнюю кошку. Тем не менее он, очевидно, был хищником и охотился на самых разнообразных небольших животных.
Некоторые палеонтологи высказывают предположение, что он даже мог лазать по деревьям, высматривая добычу или спасаясь от врага, а также что он мог питаться яйцами динозавров.
Скорее всего, они вели ночной образ жизни, скрываясь от хищных динозавров, и питались мелкими рептилиями и насекомыми. Тем не менее, как показали недавние раскопки в Китае, некоторые триконодонты были способны охотиться и на мелких динозавров, в частности, на пситтакозавров.
Экологическую нишу, которую ранее занимали триконодонты, заняли вытеснившие их грызуны.
Останки этих животных, обладавших длинными челюстями, были обнаружены на территории современной Европы, где они жили в постоянном страхе быть растоптанными гораздо более крупными животными.
Во многом походивший на опоссума, альфадон (Alphadon), жил на территории сегодняшней Северной Америки. Это было сумчатое животное, т. е. оно имело специальную сумку, в которой вынашивало потомство. Альфадон означает «главный зуб», так как от его останков были найдены в основном зубы. В длину он вероятно был не более 30 см.
А вот Мегазостродон (Megazostrodon). Он жил в триасе, как и тритилодонт. Это было маленькое животное, похожее на землеройку, выраставшее лишь до 13 см. Однако оно питалось главным образом насекомыми и выходило лишь по ночам, когда уменьшался риск быть съеденным хищниками.
Впервые его окаменелые останки были обнаружены в Южной Африке.
Но как ученые могут определить, что животное было теплокровным, по таким скудным останкам? Как правило, по скелету видно, что нос был отделен от ротовой полости. Это позволяло питаться и дышать одновременно, чего никак не может делать большинство современных пресмыкающихся.
