Борис Александрович Трофимов
Шрифт:
Лягушкоящер котлассия
Такова вкратце история происхождения первых четвероногих животных, дышащих легкими, история процесса, длившегося миллионы лет и окончившегося около 300 миллионов лет назад.Первые четвероногие позвоночные были земноводными животными и получили название стегоцефалов, или панцырноголовых. У стегоцефалов крышка черепа плоская, костная поверхность ее очень шероховата и имеет слизевые каналы. Скелет стегоцефалов имеет различную степень окостенения. Зубы острые, конические. Все стегоцефалы были хищными — питались рыбой и различными беспозвоночными. Они хотя и покинули воду, но распространиться по суше в глубь материков не могли, так как метать икру продолжали в воде; там развивалась их молодь, там они добывали себе корм, охотясь за рыбой и различными водными животными. По образу жизни они походили на своих близких родственников, знакомых нам современных тритонов, лягушек и особенно саламандр. Стегоцефалы отличались большим разнообразием. Они имели от нескольких сантиметров до 4 метров в длину. По образу жизни стегоцефалы были также весьма различны: одни из них были более водными, другие — более сухопутными, наземными. Особенно широко они распространялись в каменноугольном периоде, теплый и влажный климат которого благоприятствовал их развитию.Конец каменноугольного периода и начало пермского ознаменовались сильными геологическими изменениями земной коры. В ту пору опять начался подъем суши, возникали горы Урала, Алтая, Тянь-Шаня и др. Перераспределение суши и моря изменило климат. В ряде мест он стал уже засушливым и прохладным. И вполне естественно, что в последующем, так называемом пермском, периоде исчезли огромные болотистые леса, начали вымирать древние земноводные и вместе с тем появились новые растения и животные, приспособленные уже к более прохладному и сухому климату.Здесь в первую очередь надо отметить развитие хвойных растений и пресмыкающихся
А
Б
Череп лягушкоящера лантанозуха сверху (А) и снизу (Б)
Скелет парейазавра в Палеонтологическом музееАкадемии наук СССР
Многолетние исследования этого ученого, проведенные в конце XIX и в начале XX столетия, позволили довольно полно восстановить древний облик того края, где протекает сейчас Северная Двина.В конце пермского периода, то есть около 200 миллионов лет назад, там находилась другая большая река. В песках, илах и глинах, которые она отлагала, захоронились скелеты земноводных, пресмыкающихся, остатки папоротников и других организмов. Изучение горных пород, а также остатков животных, растений и дало возможность ясно представить ландшафт того времени. Мы видим берег большой реки, густо поросший хвощами, хвойными растениями, папоротниками. По берегам реки обитают различные пресмыкающиеся. Среди них — крупные, ростом с бегемота, «щекастые» ящеры парейазавры, питавшиеся растительной пищей. У них массивное тело, покрытое костными щитками, короткие массивные лапы с тупыми когтями. Зазубренные зубы сидят в челюстях и еще несколько мелких рядов зубов — на нёбе. Это были растительноядные животные. Судя по строению ног, они вырывали ими корни растений. Здесь же, чуть подальше от реки, — хищные пресмыкающиеся — крупные звероподобные трехметровые иностранцевии, названные в честь русского геолога А. А. Иностранцева. У них длинное узкое тело, изо рта торчат кинжаловидные зубы. Довольно длинные лапы вооружены острыми когтями. Эти сильные хищники, по-видимому, питались парейазаврами. У мелких пресмыкающихся, похожих на хищных иностранцевий, возникли особенности, присущие млекопитающим. Были среди них похожие на собак, гиен, куниц, грызунов, тюленей. Многие из них не оставили после себя потомства. Особенно интересен отряд зверозубых пресмыкающихся, или териодонтов. Это мелкие и средней величины животные, наиболее близки к древним млекопитающим, в особенности по строению черепа, зубов и наличию наружного уха. Зубы в отличие от других пресмыкающихся имели ясную, но примитивную дифференциацию: резцы, клыки и бугорчатые коренные. Такими зубами стало удобно жевать. Нижняя челюсть образована почти одной зубной костью. Еще более сближает их с млекопитающими наличие вторичного нёба, отделившего носоглотку от ротовой полости, что дало возможность жевать и дышать одновременно. Интересным представителем древних зверозубых является мелкий (длина черепа около 9 см) пермоцинодон, открытый и изученный академиком П. П. Сушкиным. Об этом животном мы будет говорить далее, в разделе о происхождении млекопитающих.Лапы приобрели большое сходство с лапами современных нам зверей. Этих животных недаром назвали зверообразными пресмыкающимися, и именно от них в дальнейшем возникли звери.В нарисованной здесь картине нет ни капли фантастики. Для палеонтолога это такая же реальность, как и то, что сейчас в бассейне Северной Двины растут ели и сосны, живут белки и медведи, волки и лоси.
Пермоцинодон
Иностранцевия, нападающая на парейазавра
Благодаря работам Амалицкого и других отечественных и зарубежных палеонтологов доказано былое существование множества интересных земноводных и пресмыкающихся животных, которые были самыми высокоорганизованными представителями животного мира конца палеозойской эры. Из других пермских пресмыкающихся, найденных в СССР, помимо описанных выше, интересны хищные и растительноядные дивоголовы (дейноцефалы), из которых отметим страшного крокодилообразного хищника титанофонеуса, достигавшего в длину 3 метров, и мощного улемозавра. Во множестве водились двуклыкие (дицинодонты), имевшие два клыкообразных зуба в верхних челюстях и роговые чехлы на челюстях, подобные черепашьим. Были среди них мелкие, с собаку, и крупные — с быка. Много найдено также мелких ящерицевидных хищных примитивных по строению пресмыкающихся. Много пермских пресмыкающихся найдено в Африке, Азии, Северной Америке.Итак, на протяжении эры древней жизни растения и животные окончательно распространились по всей поверхности суши, приспособившись к самым различным условиям обитания. Затем начинается эра средней жизни — мезозойская, — эра дальнейшего развития живой природы на нашей планете.
ВЕК ЯЩЕРОВ
История жизни в мезозойскую эру
...Нет ничего прекраснее правды, кажущейся неправдоподобной
Стефан Цвейг
Одну из интереснейших глав истории жизни представляет мезозойская эра — время расцвета головоногих моллюсков — аммонитов и белемнитов, — удивительных пресмыкающихся — и формирования высших представителей органического мира — покрытосеменных растений, двукрылых и перепончатокрылых насекомых, костистых рыб, птиц, млекопитающих.Мезозойская эра охватывает 125 миллионов лет и началась 185 миллионов лет назад. Она делится на три периода: триасовый, юрский и меловой.В начале мезозойской эры, в триасовый период, суша имела максимальное за всю историю Земли распространение. Физико-географические условия сходны с условиями пермского периода, но климат был теплее. Об этом, в частности, говорит равномерный рост колец древесины. Деревья росли равномерно, безостановочно круглый год.Обширные части теперешних материков и океанов были сушей. К югу от огромного европейского материка расстилалось большое море — океан Тетис. На месте его теперь поднимаются высочайшие горные хребты Алтая, Кавказа, Памира, Гималаев и др. Средиземное, Черное и Каспийское моря представляют остатки океана Тетис.Особенно характерными для мезозойской эры являются головоногие моллюски — закрученные аммониты и белемниты, — остатки скелета которых известны в народе под названием «чертовых пальцев». Имелось также много моллюсков, близких к современному кораблику — наутилусу.На суше также происходит энергичная замена низших форм жизни высшими. Начинается пышный расцвет мезозойских голосеменных растений, покрывших землю новыми лесами. Эти леса и вся наземная растительность состояли в основном из древних хвойных и их родичей — гинкговых и беннеттитовых.Последние стегоцефалы, вымершие в конце триаса, были крупными, до 4 метров в длину, пассивными хищниками, проводившими всю жизнь свою в воде. Появляются костистые рыбы, древние лягушки протобатрахусы, крокодилоподобные фитозавры, черепахи, двуногие архозавры — предки удивительных ящеров динозавров, широко распространившихся позже.
Материки и океаны в триасовом периоде
Гигантский юрский аммонит —филлоцерас
Для наземных позвоночных триаса более чем для пермских характерно следующее контрастное развитие, по-видимому, связанное с резко континентальным климатом этого периода. У одних наблюдается «тяготение» к водным условиям, у других — к сухопутным. Почти все стегоцефалы стали водными. Многие пресмыкающиеся также приспосабливаются к жизни в море. В болотах и низменных лесах широко распространились двуногие архозавры — предки разнообразных юрских и меловых динозавров.
ЗАВОЕВАНИЕ МОРЯ
Уже в триасе пресмыкающиеся стали завоевывать водную стихию, охотясь за рыбами и беспозвоночными животными. Появляются предки рыбоящеров — ихтиозавров и плезиозавров, — которые были широко распространены в юрском и меловом периодах. Чем было вызвано вторжение пресмыкающихся в воды? По-видимому, это объясняется поисками более обильной пищи и защиты от наземных врагов — различных хищников.Мелководная прибрежная зона морей богата жизнью. Поэтому естественно, что обитатели менее богатой жизнью части материков стремились найти здесь себе пищу. В процессе борьбы за существование постепенно отбирались те разновидности, которые могли лучше нырять и плавать в поисках добычи. Большинство морских пресмыкающихся — это активные хищники. Растительноядные животные находили себе пищу в зарослях водорослей мелководной прибрежной полосы моря.Приспособление к воде потребовало от пресмыкающихся новых изменений. Когда-то давно, несколько десятков миллионов лет назад, в девонском периоде, рыбий плавник превратился в пятипалую ногу. Теперь, наоборот, нога снова должна стать плавником. Но эволюция организмов необратима. Ее нельзя, так же как и человеческую историю, повернуть назад. Вернувшись в воду, пресмыкающиеся сохранили все свои главные приспособления к жизни на суше и не превратились снова в земноводных или рыб. Можно сразу заметить, что, несмотря на большие изменения, нога так и не превратилась в настоящий плавник, которым обладают рыбы. У них сохранилось легочное дыхание, развитый, плотно окостеневавший скелет. Они не стали метать икру, как рыбы. Вместе с тем эти пресмыкающиеся приобрели новые особенности, необходимые для жизни в воде, и по внешности сделались более или менее похожими на рыб. Недаром наиболее приспособленные к жизни в воде пресмыкающиеся называются ихтиозаврами, то есть рыбоящерами.
Скелет ихтиозавра в сланцах
Ихтиозавры были крупными морскими животными и имели много странных особенностей в своем строении. У них сочетались признаки различных групп животного мира. Эта черта — общая для многих ископаемых и некоторых ныне существующих животных.Знаменитый палеонтолог Кювье считал ихтиозавров одними из самых оригинальных и удивительных животных, которые были известны. По его словам, у этих существ морда дельфина, зубы крокодила, череп и грудная кость ящерицы, хвост кита или дельфина, а навыки рыбы. Даже при первом взгляде на скелет ихтиозавра и его реставрацию легко видеть, что он был хищным ящером, мог быстро схватывать добычу и легко плавать. Его челюсти, усаженные острыми зубами, страшны. Главным органом передвижения, как и у рыб, был длинный и сильный хвост. Ласты помогали ему в движении и в то же время служили рулем. Заостренная голова и веретеновидное тело указывают на способность к быстрым движениям в воде, что было необходимо для ловли рыбы, которой они питались. Формой тела ихтиозавры похожи на китов; гладкая, как у кита, кожа не была покрыта чешуей. Как дышали ихтиозавры? Если бы они дышали жабрами, как рыбы, то имели бы так называемые жаберные дуги. Их у ихтиозавров не было, следовательно, они, как и киты, дышали легкими. При дыхании воздухом ихтиозавр должен был выходить на поверхность моря, что он легко делал, обладая хорошей приспособленностью для движения в воде. Интересно отметить, что, помимо хвостового и спинного плавников, ихтиозавры имели дополнительный орган для плавания в воде — ласты. Некоторые виды ихтиозавров имели в широких передних ластах до 100 отдельных маленьких косточек.
Ихтиозавры
Может быть, одна из самых интересных частей скелета ихтиозавра — кольцо косточек, окружающих радужную оболочку и зрачок глаза (так называемое кольцо склеротики). Подобные кольца косточек известны у других пресмыкающихся: черепах, ящериц, крокодилов и птиц. Оно служит защитой глазного яблока от ударов волн и резкой смены давления воды. По-видимому, у ихтиозавров, как и у некоторых птиц, оно служило к тому же для увеличения или уменьшения отверстия зрачка при ловле добычи на большем или меньшем расстоянии. Такие глаза нужны были им, как бывают нужны человеку очки со стеклами разной кривизны для рассматривания предметов на разном расстоянии.Ихтиозавры были живородящими животными: нередко внутри скелетов крупных ихтиозавров находили скелетики молодых особей — детенышей.В течение почти всей мезозойской эры ихтиозавры занимали такое же положение, как теперь киты и дельфины. Несмотря на внешнее сходство с ними, они не родственны. Об этом говорит все строение скелетов этих животных. От кого же произошли ихтиозавры? Некоторые черты в строении черепа, зубов и позвонков указывают на родство ихтиозавров со стегоцефалами. Однако вопрос об их происхождении еще не ясен. Остатки ихтиозавров и других водных ящеров встречаются в юрских глинах окрестностей Москвы, Поволжья и в других местах СССР. По-видимому, морские ящеры были широко распространены на Земле.Ихтиозавры, просуществовав около 100 миллионов лет, вымерли в конце мезозойской эры, когда произошли большие географические и другие перемены. Об этом речь будет впереди.Ихтиозавры не были единственными пресмыкающимися, приспособившимися к жизни в морях. Помимо них, там обитали морские крокодилы, черепахи, в том числе гигантские. Но одно из первых мест занимали так называемые плезиозавры (родственные ящерам, от греческого «плезиос» — близкий, родственный — и «заурос» — ящер, ящерица). Плезиозавры имели короткое бочонкообразное туловище и длинную шею, число позвонков которой доходило до 76. Конечности их имели вид ластов с сильно укороченным плечом и бедром. Они были похожи на широкие весла.Плезиозавры походили на дельфинов или гигантских тюленей с длинной змеиной шеей и маленькой головой. Плезиозавры имели в длину от 3 до 5 метров. Они могли, как тюлени, выползать на берег. Некоторые плезиозавры хорошо плавали и в погоне за рыбой далеко отплывали от берегов. Были и жившие у берегов и питавшиеся преимущественно донными беспозвоночными — моллюсками и др. Это были родственные плезиозаврам плиозавры-гиганты с короткой шеей и большой головой. Череп их достигал 3, а туловище 20 метров в длину.Остатки скелетов плезиозавров и плиозавров нередко встречаются в юрских отложениях СССР, особенно в Поволжье.В конце мезозойской эры, когда ихтиозавры и плиозавры клонились к упадку, распространились змееподобные морские пресмыкающиеся — мозазавры. Они достигали огромной, до 14 метров, длины, были ловки и гибки, как змеи. Извиваясь, они очень быстро плавали. Интересно, что у мозазавров, так же как и у змей, нижняя челюсть была не цельная, а состояла из четырех отдельных костей, соединенных легко растягивающимися связками. Они, следовательно, могли очень широко разевать рот и заглатывать большую добычу.
Гигантские мозазавры — тиллозавры
Так, приспособляясь к жизни в воде, пресмыкающиеся приобрели особенности, резко отличающие их от сухопутных родичей, и поэтому они распространялись в морях.Следует отметить, что когда они процветали, стали появляться в большом числе и разнообразные костистые рыбы.
ЗАВОЕВАНИЕ ВОЗДУХА
Схема строения крыла летающего ящера (А),птицы (Б) и летучей мыши (В)
Первыми летающими животными были насекомые, которые появились около 250 миллионов лет назад. Приблизительно через 100 миллионов лет возникли летающие позвоночные — ящеры и птицы. Следовательно, в мезозойскую эру великий воздушный океан стал уже населен не одними насекомыми вроде стрекоз, бабочек, мух. Многочисленные находки насекомых и летающих ящеров показывают, что в мезозое только они были распространены в воздухе, пока не появились птицы. Как же возникли эти летуны из позвоночных? Есть два основных способа полета у животных: настоящий, активный полет, как у птиц и многих насекомых, и другой полет — пассивный — скольжение по воздуху, как на парашюте. При активном полете животное может подняться в воздух и управлять своим движением. При пассивном полете оно только замедляет, задерживает свое падение (парит) при помощи выростов на теле или летательной перепонки. Среди животных широко распространен как активный, так и пассивный полет.У различных позвоночных можно наблюдать интересные «попытки» летать. Некоторые тропические рыбы, ударяясь хвостом о воду, выскакивают из нее и несутся над поверхностью несколько десятков метров, действуя сильно увеличенными передними плавниками. Иногда они, высоко поднимаясь над водой, могут залетать на палубу судна. Подобные летучие рыбы известны и в ископаемом состоянии. У древесной летающей лягушки имеется широкая летательная перепонка между пальцами. С ее помощью эта лягушка при прыжке задерживает падение и скользит по воздуху. В тех же местностях, где обитают летающие лягушки, водятся и так называемые «драконы» — летающие ящерицы. Ящерицам, достигающим 25 сантиметров в длину, при полете помогает летательная перепонка, которая укреплена на выступающих в стороны ребрах.В Южной Азии живет летающая змея. Раскручивая свое упругое, как спираль, тело, она бросается с дерева вниз. В это время ее вогнутая брюшная поверхность оказывает значительное сопротивление воздуху, и змея плавно опускается.Ответить на вопрос, каким образом летали ящеры и птицы мезозоя, можно отчасти, посмотрев на летающих белок-летяг. Эти животные не могут еще летать по-настоящему. Они совершают какие-то планирующие прыжки. На более высокой ступени стоят летучие мыши, которые появились около 50—60 миллионов лет назад.