Какъв е бил животът на Земята преди милиони години?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Рязкото увеличаване на броя на биологичните видове, наречено „Кембрийска експлозия“, отвори фанерозоя - еона на „изричния живот“. „Тайният“живот в предишната епоха обаче също е бил много разнообразен, пораждайки, наред с други неща, гигантски форми. Откриването на тайните на тази невероятно древна фауна стана възможно благодарение на открития, направени в Русия.

Първите следи от макроскопични многоклетъчни същества с меко тяло, които могат внимателно да бъдат приписани на докамбрийците, са открити през 1860-те години в района на Нюфаундленд. През 20-ти век са направени значителни находки в Намибия и Австралия. На територията на нашата страна са открити отделни вкаменелости в ядрото, извлечено от кладенци (Украйна, Крим, Урал).

Това бяха малки отпечатъци, които приличаха на дискове или торти, които дори не бяха веднага разпознати като отпечатъци на живи същества: някои вярваха, че говорим за следи от геоложки процеси. Проблемът е, че първоначално не е било възможно надеждно да се определи възрастта на скалата и някои изследователи приписват находките на камбрия, силура или ордовика.

Сигурност се появява едва през 1957 г., когато отпечатъците на същество, наречено charnia, намерени във Великобритания, са недвусмислено датирани към докамбрийската ера.

Интересен е не само самият факт на откриването на останките на голяма група докамбрийски животни, но и фактът, че външният им вид и структура се оказаха изключително необичайни, сякаш говореха за извънземен живот. Но този живот, наречен вендска, или едиакарска, биота, стана първата масова поява на многоклетъчни организми във вкаменелостите, обитаващи океана преди повече от 600 милиона години.

Историята на най-обширното и уникално местоположение на отпечатъци от вендската фауна започва през 1972 г., когато студентът-стажант А. В. Степанов открива няколко отпечатъци от организми на полуостров Онеж в устието на река Сюзма (Архангелска област) и предава находката на в Геологическия институт на АНССР.

Служител на института, професор Б. М. Келер, изследва отпечатъците и отбелязва тяхното сходство с отпечатъците на докамбрийската фауна от Намибия. Скоро е изпратена експедиция до бреговете на Бяло море, до храстите на Сюзма. Не беше възможно да се открие нищо на мястото на находките, направени от ученика, но на около пет километра нагоре по реката експедицията срещна разкритие на стръмен бряг.

Открити са нови отпечатъци върху стърчащи пясъчни блокове. На следващата година при стръмната 15-метрова "стена" на откривателите е заменена нова експедиция, в която са включени Н. М. Чумаков и авторът на тези редове.

Лежи и пълзи

Всичко, което знаем за вендската фауна, е дошло до нас под формата на тънки релефи по повърхността на пясъчника. Има както отрицателни, така и положителни представяния на тези същества.

Wend беше царството на трилъчева симетрия. Tribrachidium е класически пример за такова същество (снимка по-долу). При липса на естествени врагове (представителите на вендската фауна не се хранеха помежду си), трибрахидиумът лежеше спокойно на дъното и за да не пропусне хранителните микрочастици, донесени от течението от различни страни, придоби три отвора за уста. След това, през трите клона на червата, храната навлиза в тялото.

Друг вид животни във вендските се състоят от организми с двустранна структура, но за разлика от по-късните животни като трилобитите, дясната и лявата част на телата на вендските същества нямат перфектна симетрия.

Те се характеризираха с така наречената симетрия на пасищно отражение, когато противоположните „лъчи“се поставят един срещу друг в „шахматна“схема. Долната снимка показва отпечатък на животното Дикинсония. При някои организми от този тип, например в Andiva, ясно се вижда цефализация - изолиране на областта на главата, вероятно с чувствителни клетки.

Защитено от лед и тебешир

Скалата на брега на реката се превърна за нас в прозорец в невъобразимо далечното минало. Идвах там няколко години подред и всяка година ни давах нови находки. През пролетта топещият се лед откъсна от брега нови пясъчни плочи с отпечатъци от вендската епоха. Всичко това беше за първи път в Русия - в такова количество, в такава сложност и в такова разнообразие.

Изглеждаше, че след невероятен научен успех е трудно да се очаква нещо повече. Но все пак решихме да се огледаме: Бяло море е голямо - изведнъж на бреговете му ще има нови обещаващи места. Изборът падна върху Зимните планини, разположени на около 200 км от морския път от Сюзма. Тук разкритията не бяха парче от речен бряг с височина 10-15 m, а наноси от глина и пясъчник с видима дебелина около 120 m, които стърчаха на повърхността. Те влязоха в дълбините на земята за още 700 м.

Ерата, в която живеем, се характеризира с необичайно ниско ниво на океана: голямо количество вода е свързано с полярни шапки. В по-топли и по-дълги времена имаше толкова много вода, че нямаше земя между днешното Черно и Бяло море.

Поздрави от предците

Една от най-обещаващите хипотези се отнася до вендско животно, наречено Ausia fenestrata - само 2 отпечатъка са дошли от него от бреговете на Бяло море (още два подобни отпечатъка са открити в Намибия).

Fenestrata означава „фенестрирана“и наистина, според отпечатъците, външният вид на това животно първоначално е възстановен като вид торба, чиято повърхност е осеяна с големи дупки. Изглеждаше като гъба, но размерът на дупките не отговаряше много на тази хипотеза. По-късно дойде друга мисъл: ами ако отпечатъкът не запази пълния вид на животното, а само част от него? Чувалът с „прозорчета“поразително наподобявал хрилната кошница на хордовите като асцидии, принадлежащи към типа tunicata (tunicates).

При Tunicats кошницата е вътре, покрита с туникоподобна обвивка, състояща се от вещество, подобно на целулоза. Асцидиите са свързани с ланцетни - примитивни хордови животни, които се намират в основата на дървото на всички гръбначни животни, включително, разбира се, и хората.

По този начин, ако хипотезата за родството на Ausia fenestrata с ципите е вярна, това означава, че в седименти на възраст 550 Ma ние опипваме еволюционен клон, преминаващ от вендската фауна към хората.

А преди 25 000 години Руската равнина беше покрита с лед до ширината на Киев - това беше огромна маса, която постоянно замръзваше отгоре. И земната кора започна да се огъва под тежестта на леда. Когато ледът си тръгна, започна обратният процес: сякаш "пролетя", кората започна да се издува нагоре, издигайки дъното на древните океани към небето.

Зимните планини, до които пристигнахме, все още растат нагоре, вдигайки все по-високи пластове глина и пясък, които някога са се натрупали на дъното. И ето какво е интересното: на места почти километрови пластове от тези находища са пронизани от кимберлитови тръби – отвори, през които магмата е излязла на повърхността.

Тези отвори са пълни с частично претопена, частично променена древна материя. И в него, колкото и да е странно, има блокове от варовик, който не е в областта. А в блоковете – вкаменелости с фауната от камбрий и ордовик. Откъде идва всичко това?

Отговорът се оказа прост: над глинесто-пясъчните слоеве в продължение на милиони години се натрупват други седименти от по-късните океани, но всички тези седименти впоследствие са изядени, запазвайки отделни фрагменти от варовито дъно в кимберлитни тръби. Буци варовик паднаха там, след като бяха изхвърлени от вулканична експлозия. След като унищожи дънните седименти на моретата от Камбрий и Ордовик, природата оголи за нас седиментите на докамбрийския океан.

Освен това, поради факта, че тези отлагания са били покрити от други скали в продължение на милиони години, древните пластове, в които се редуват глина и пясъчник, са много свежи: глините не са загубили своята еластичност, няма следи от силни деформации и следователно Зимните планини се оказаха уникално място с тънки и ясни отпечатъци от вендската фауна.

Асцидия и нейната "кошница"

Скрапът като инструмент за познание

Когато започнахме да изследваме вендската биота (между другото, терминът „венд“беше предложен през 1952 г. от акад. Б. С. Соколов), имахме само няколко образци от отпечатъци на тези мистериозни животни. Днес, благодарение на експедиции в Зимните планини, които не спират дори през 90-те години на миналия век, в Русия е събрана колекция от около 10 000 проби, като приоритетът при тяхното описание принадлежи на руските палеонтолози.

Това е колекция от световно значение, която включва по-специално екземпляри от тези животни, чиито отпечатъци са открити и в Нюфаундленд, Урал, Австралия и Намибия.

Как работи търсенето на пръстови отпечатъци? На височината на скалата стърчи плоча от пясъчник. Не е ясно дали има нещо по него или не. За да разберете, е необходимо да премахнете няколко тона утайка с лопати и лопати и да освободите част от повърхността на плочата. След това плочата се разцепва и парче по парче се спуска надолу.

Тежките блокове от пясъчник трябва да се влачат на гърба. Отдолу, на брега, са номерирани и сглобени фрагменти от плочата. След това го обръщат. Отпечатъците, ако има такива, са от страната на плочата, която е обърната надолу. Но те все още не се виждат, тъй като пясъчникът е покрит с глина.

Сега трябва много внимателно да отмиете глината с четка и вода и да намерите желаните отпечатъци. Находките трябва да се снимат в лъчите на залязващото слънце, така че релефът да изглежда по-добре при слаба светлина. Още от тази кратка история става ясно, че извличането на проби е физически тежък труд. Но тежките условия на експедициите компенсират безумното вълнение на откривателите, които са имали шанс да надникнат в мистериозната страница от историята на живота на Земята.

В свят на неочевидност

Палеонтолозите, работещи с фанерозойската фауна, често се занимават с истински вкаменелости - черупки, черупки, зъби, кости, вкаменени яйца. Вендската фауна е родена преди ерата на активна биоминерализация, присъща на камбрия.

Повечето от тези странни същества нямаха нито скелети, нито твърди черупки, нито твърди черупки. Телата им бяха меки, често подобни на медузи и малко видове имаха тънък като хартия гръбен щит или тръбна хитинова обвивка.

Следователно всичко, с което се занимават специалистите по вендска фауна, са релефи върху циментирания пясък, който някога е обвивал желатиновото тяло, което изчезна почти безследно. Оттук и невероятната трудност при тълкуването на тези песни. Ето само няколко примера.

Един от характерните видове щампи са така наречените дискове с радиални зъбци. Първоначално те се тълкуват като следи от подобни на медузи организми, които получават съответните имена като "цикломедуза". Предполагаше се, че тези медузи не плуват свободно, а постоянно седят на дъното (като някои съвременни видове).

Тази интерпретация преобладавала, докато близо до дисковете започнали да откриват отпечатъци на някои същества, подобни на перце, след което била нарисувана съвсем различна картина: "цикломедуза" са само следи от така наречените прикрепени дискове. Организмът се развива по следния начин: ларвата потъва на дъното, основата й расте, която постепенно се покрива с пясък.

И вече от основата израсна стъбло със странични клони, с помощта на които животното се храни. Когато съществото умряло, отпечатъкът на диска оставал по-често от отпечатъка на стъблото, въпреки че последният можел да достигне циклопски размери за примитивната фауна - до 3 m височина с диаметър на диска около 1 m.

Друг пример от учебника е Дикинсония. Отпечатъците, оставени от това създание, приличат на листата на растения с жилки. Така че може би това е растението? Или гъба? Или нещо друго? Ако това е животно, тогава къде е отворът на устата му и къде е аналният? Авторът на тези редове защити хипотезата, че говорим за представител на фауната, но около две десетилетия трябваше да се противопоставям на неразбирането от страна на много колеги.

Един от основните ми аргументи се свеждаше до факта, че отпечатъкът, който сме склонни да приемаме за следа на цялото животно, всъщност се формира само от тънка, подобна на хартия обвивка, през която елементите на вътрешната структура „проблясват“ . В същото време има няколко отпечатъка, които ясно показват, че нещо като ореол, подобно на отпечатък от мека тъкан, се простира извън оребрената зона.

Въпреки това, най-накрая беше възможно да се докаже, че Dickinsonia принадлежи на животни, само когато бяха открити и проучени следите от пълзене на тези същества. Следите от движещия се корем са по-размити. Ако в края на пътеката Дикинсонията е умряла, следата от черупката е съвсем друга - ясна. По този начин това е животно: то се движеше независимо, очевидно поглъщайки храна от дъното под формата на бактерии от повърхността на корема си.

Фрактални и симетрични странности

Един от първите екземпляри от вендската фауна, описани от местни учени, е вендията. Отпечатъкът е намерен в ядро от кладенец в района на Архангелск. Животното имаше двустранна, двустранна структура на тялото с очевидна сегментация, което направи възможно дори да се нарече това същество „гол трилобит“(истинските трилобити се появиха, както е известно, в камбрия).

Но дори и тогава Б. М. Келър забеляза, че лявата и дясната части на сегментите не са една срещу друга, а като че ли са шахматно. Това явление, което нарекох „симетрия на отражение на паша“, се оказа много често срещано сред вендските животни, което е друга загадка, тъй като нищо подобно не се наблюдава в камбрия.

Очевидно такава странна симетрия на двустранни същества е свързана с някои особености на растежа и развитието на организма - може би е имало така наречения спирален растеж, характерен например за растенията и състоящ се в редуващо се разделяне на една или друга група на клетките.

При ранкоморфите - подобни на пера организми от типа цикломедуза (те бяха обсъдени по-горе) - се наблюдава не само симетрията на погледното отражение, но и фракталността на структурата. От основното стъбло се простират тръби, които след това се разклоняват по същия начин, а новите клони се разклоняват отново.

Чарния е една от отдавна познатите форми на вендската фауна. Той принадлежи към така наречените пера-подобни организми и най-вероятно е животно, което е водило привързан начин на живот. Чарния, както и някои други подобни форми, наподобяваха по външния си вид папратови храсти, растящи от морското дъно.

Разклонението на съдовете, излизащи от главното стъбло, имало фрактална структура, което е една от характерните особености на вендската фауна. Имаше и тръбни същества във вендците, по подобен начин „държащи се“за дъното.

В допълнение към двустранните същества със симетрия на плъзгащо отражение, интересни организми с трилъчева симетрия са отбелязани във венда, което също е нетипично за следващите епохи. Те включват например трибрахидиум, чийто отпечатък наподобява трилъчева свастика, вписана в кръг (най-вероятно това са следи от каналите на храносмилателната система, водещи до трите отвора за уста).

Това включва и вентогируси - това са яйцевидни същества със сложна система от вътрешни кухини, базирани на три камери.

Студено за гигантите

Колкото повече данни за разнообразието на вендската фауна ни носи вкаменелостите, толкова по-остър стои въпросът за мястото на вендската биота върху еволюционното дърво. Кои са били предците на този невероятен воден живот и можете ли да намерите неговите потомци сред животните от следващите епохи?

Очевидно вендските организми не са първите многоклетъчни животни. В Националния ледников парк в Монтана (САЩ) и в Австралия са открити вериги от отпечатъци на многоклетъчни същества, живели преди 1600-1200 милиона години. Смята се, че отпечатъците, които приличат на огърлица от малки мъниста, са от колониално морско животно от типа хидроиден полип.

Този живот е с милиард години по-стар от вендския, но… все още не са открити други предвендски следи от многоклетъчни организми, особено каквито и да било предци. Това кара човек да мисли, че може би появата на многоклетъчност при животните не е еднократен еволюционен скок, а някаква стратегия. Например, дори и днес има някои протозои с флагела, които или живеят като отделни едноклетъчни организми, или се събират в колонии, които действат като един организъм. Ако гъбата се разтрива в отделни клетки на сито, клетките могат да се съберат отново.

Проведени са дори експерименти, по време на които при промяна на параметрите на околната среда (температура, соленост) клетките на ембриона на многоклетъчен организъм се разпадат, превръщайки се в едноклетъчни. Така че е възможно да няма непрекъсната линия на многоклетъчни организми от „мъниста“от Монтана до вендската фауна, но поколения едноклетъчни форми могат да лежат между тях.

Вендският гигантизъм вероятно намира своето обяснение в специалните природни условия на тази среда и тази епоха. Факт е, че най-богатите находища на тази фауна се намират там, където не са се натрупали карбонати на дъното. И това е свойство на студеноводните басейни - именно в тях основните утайки са тиня, глина и пясък.

Студената вода съдържа повече кислород, непрекъснато се смесва, извеждайки хранителните органични вещества от дъното. Вендските животни не са се хранили помежду си – те поглъщат микрочастици от водата или от дъното, което им осигурява дълъг живот и способност да се развиват в големи форми.

Най-вероятно обаче затоплянето на планетата и намаляването на броя на студените морета са довели до изчезването на вендската фауна. В камбрия виждаме съвсем различен живот - по-специално, приспособен да живее във вода с по-ниско съдържание на кислород. Но процесът на биоминерализация започна активно и животните започнаха да придобиват силни скелети, черупки и черупки.

На въпроса дали днес сред камбрийските животни има потомци на вендската фауна, трябва да се отговори положително, въпреки че остава предмет на разгорещени научни дискусии. По-специално, ние намираме тези потомци сред мекотели, членестоноги, кишечни черва. Има много изчезнали класове животни, които са живели в камбрия, но имат корени във венда.