Борис Александрович Трофимов

Трофимов Борис Александрович

Борьба трицератопсов и тираннозавра

Стегозавр

Не кроется ли причина вымирания пресмыкающихся в них самих, в особенностях их строения и образа жизни? В научно-фантастическом романе А. Конан-Дойля, в котором описана встреча ученых-путешественников с миром ископаемых существ, якобы сохранившихся до наших дней в центре Южной Америки, высказывается мысль, что динозавры вымерли из-за слабого развития мозга, не позволившего им приспособляться к окружающим условиям. Это предположение в то время, когда писался «Затерянный мир», было распространено. Действительно, динозавры и другие вымершие пресмыкающиеся имели слабо развитый мозг, кроме того, все они были «специализированы», то есть приспособлены к определенным узким условиям существования. Среди них было много гигантов. Многие из них были малоподвижны, неловки и с трудом добывали пищу. Короче говоря, у них была утрачена способность к жизни в новых условиях. А условия жизни меняются. Поэтому животное, которое утратило способность быстро и соответственно изменяться, обречено на вымирание. Эта теория вымирания ящеров мезозоя, которая поддерживается некоторыми палеонтологами и до сих пор, также вряд ли верна. Ведь все же многие ящеры жили, размножались и даже процветали в течение многих миллионов лет. Чтобы объяснить причину вымирания ящеров мезозоя, нам надо обратить внимание и на вымирание других организмов прошлого. А вымерло их немало в разные геологические эпохи: вспомним трилобитов и ракоскорпионов, древние леса из папоротников, которые дали много каменного

Рогатый динозавр стиракозавр

угля, и множество других организмов. Причем вымирание их всегда сопровождалось большими геологическими переменами: поднятие гор, изменение границ материков и океанов, климата или, вернее, они ему предшествовали. Когда меняются климат и другие физико-географические условия, тогда меняются и условия существования для растений и животных. И те приспособления, которые были преимущественными

для организма, теперь могли оказаться губительными. Если изменение окружающей среды и организма происходит одновременно, то выработка у него новых приспособлений идет более или менее гармонично и организмы изменяются, а не вымирают. Если же изменения организмов «отстают» от изменений окружающей среды, они вымирают. Представьте, что климат Сибири стал бы теплее и суше. Тогда ее реки и леса, а также животные изменились бы соответствующим образом. Появились бы большие степи и многие животные вымерли бы, другие же, наоборот, начали бы процветать. Или, например, если бы Австралия соединилась сушей с Азией. Тогда многие животные Азии переселились бы в Австралию. Многие животные Австралии, в частности примитивные млекопитающие вроде ехидны, утконоса, кенгуру, стали бы вымирать, хищные пришельцы из Азии истребили бы их. Когда в прошлом веке в Австралию были завезены кролики, они быстро размножились, захватили себе участки обитания и пищу, которые раньше использовались сумчатыми животными, и последние стали быстро вымирать. На остров св. Елены были завезены козы. Они объели там листья кустарников, молодых деревьев и леса, и их обитатели стали гибнуть. Можно привести много других примеров, когда гибли дикие животные, потому что в места их обитания проникали другие — их враги и конкуренты в борьбе за пищу.Изучая причины вымирания организмов, следует помнить «закон необратимости эволюции». Закон необратимости эволюции был сформулирован бельгийским палеонтологом Луи Долло, учеником и последователем В. О. Ковалевского.По этому закону организмы, достигшие в результате развития в определенном направлении узкой специализации, могут изменяться лишь в ограниченных пределах и не могут приобрести черты строения предков. Ласты ихтиозавра не могли превратиться в лапы наземного животного, какие были у их предков. Так же и однопалая нога лошади не может превратиться в пятипалую, которая была у ее предков.В силу закона необратимости развития узкоспециализированные организмы, то есть приспособленные к определенной среде обитания, при изменении условий жизни оказываются в менее выгодном положении, чем организмы малоспециализированные. Поэтому они вымирали в силу того, что специализация ограничивала возможность быстрого образования новых приспособлений в новой среде.Каковы же были те вероятные изменения на Земле, которые повлекли за собой вымирание ящеров?В мезозойскую эру — эру их процветания — материки не имели больших и высоких горных цепей. Этот низкий равнинный рельеф способствовал развитию большого количества затопляемых низин с пышной растительностью. Климат был теплый, жаркий. Тропики тогда значительно дальше простирались от экватора на север и на юг. Пресмыкающиеся — животные хладнокровные, с непостоянной температурой тела — имели благоприятные условия для своего развития. Обилие растительного и животного корма также давало возможность для широкого распространения самых разнообразных ящеров. В первой половине мезозоя среди животных пресмыкающиеся были самыми высокоорганизованными существами, и они, естественно, достигли наибольшего развития.В конце мезозоя произошли большие изменения: началось мощное горообразование, которое повлекло за собой значительное осушение частей материков и пересыхание мелководных морей. Таким образом, началось уничтожение зон обитания многих групп пресмыкающихся, приспособленных к водной среде (морские пресмыкающиеся, различные динозавры). Все это сопровождалось переменами в растительном мире. Но, вероятно, наиболее неблагоприятным для ящеров оказалось похолодание климата, которое произошло в конце мезозойской эры. Сменившие пресмыкающихся птицы и млекопитающие — это единственные существа, у которых температура тела остается постоянной, независимо от температуры окружающей среды. У них более развиты головной мозг, забота о потомстве. Все это обеспечивало значительную выживаемость этим животным в различных условиях среды.Может быть, это — неполное и не совсем точное объяснение причин вымирания ящеров. Более определенный и ясный ответ будет дан тогда, когда мы лучше узнаем их биологические особенности, те условия, в которых они жили, и те события, которые произошли в конце мезозойской эры.Почему многие ящеры, в частности динозавры, вымерли в конце мезозоя? Дело в том, что мы проводим границу между мезозоем и следующей эрой — кайнозойской — именно там, где исчезли последние группы мезозойских ящеров.

ПОЯВЛЕНИЕ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ

Шишка, или цветок беннеттита (слева), ицветок магнолии (часть органов растенийудалена)

В мезозойскую эру произошли два великих события в истории жизни на Земле, которые изменили и обновили органический мир Земли: появились первые млекопитающие и цветковые, или покрытосеменные, растения.Уже в юрский период леса сильно изменились: поредели папоротниковые заросли, размножились голосеменные растения и саговники. Саговники — небольшие деревья с прямыми стволами и длинными пористыми листьями. По виду они похожи на папоротники и на пальмы. Они были потомками семенных папоротников и размножались семенами. Близкими родственниками саговников были беннеттиты, расцвет которых относится к меловому периоду. Они размножались семенами, которые были собраны в шишки и напоминали цветы с древних цветковых растений — магнолий. Замечательные растения мезозоя — гинкговые. Один вид этих растений — гинкго двулопастное — дожил в Японии и Китае до наших дней. Листья гинкговых похожи на веер и расположены на верхушке. В меловом периоде в связи с похолоданием и более сухим климатом растительный покров Земли изменяется еще больше. Среди хвойных лесов нередки древние сосны и ели. В лесах из саговых пальм и других древних растений появляются тополь, ивы и другие знакомые нам деревья. Появляются настоящие цветковые, или покрытосеменные, растения. Цветоносные растения стали возникать уже в конце палеозоя, около 200 миллионов лет назад. Это были известные нам саговые, гинкговые и хвойные. Но цветы их невзрачны и имеют простое строение. Образующиеся в них семена лежат в растении «голыми», ничем не прикрытыми. Поэтому их называют голосеменными. Но и такие семена имеют преимущество перед простыми спорами. В меловой период у предков цветковых растений цветы становились более разнообразными по форме, цвету, запаху. Их семена стали помещаться в особой полости — в разрастающейся завязи цветка. Поэтому такие растения ботаники называют покрытосеменными. С появлением их растительный покров Земли стал резко изменяться, и в сравнительно короткое время эти растения широко размножились и распространились повсюду.

Цветок магнолии, одного из древних цветковых, или покрытосеменных, растений

Появление на арене жизни цветковых растений резко изменило не только растительный покров Земли, но и всю органическую жизнь, особенно на суше. Однообразные леса из папоротников и голосеменных сменились разнообразными по форме и цвету лесами и лугами из цветковых растений. Приспособляясь к изменяющимся условиям среды, цветковые растения дали многообразные деревья, кустарники и травянистые однолетние и многолетние растения. Мы уже говорили о том, что без цветковых растений едва ли может быть большой прогресс в мире животных, особенно насекомых, птиц и млекопитающих.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

В юрский и меловой периоды мезозоя на жизненной арене появились млекопитающие. Они были тогда маленькими зверьками величиной с мышь или крысу. Их было мало, и они не были так широко распространены, как динозавры. Но, несмотря на это, их потомкам принадлежало будущее.Млекопитающие, как птицы, в некотором роде схожи с пресмыкающимися, но имеют перед ними свои преимущества в борьбе за жизнь. Подобно птицам, они сохраняют постоянную температуру тела, что позволяет им жить и быть активными при значительных колебаниях температуры внешней среды. Этому способствует и наличие у них теплого одеяния в виде волосяного покрова.Млекопитающие — обычно живородящие животные. Они кормят детенышей молоком (отсюда и название: молоком питающие), заботятся о своем потомстве. Таковы важные биологические преимущества и особенности млекопитающих как высших животных. У млекопитающих имеются и другие важные отличия в анатомии и физиологии.Млекопитающие, как и птицы, — активные животные. Их биологическая активность связана с прогрессивным развитием органов дыхания, кровообращения и мускулатуры. Сердце млекопитающих, как и у птиц, разделено на четыре части, и поэтому артериальная кровь, насыщенная кислородом, не смешивается с венозной кровью, насыщенной углекислым газом. Теплая кровь с постоянной температурой быстро доставляет во все части тела пищу и кислород, которые потребляются этими активными животными. Дыхательная система, в первую очередь легкие, имеет сложное строение и хорошо приспособлена для усвоения кислорода воздуха.У всех млекопитающих прогрессивно развился головной мозг и особенно кора большого мозга, которая достигла максимальной относительной величины и необычайной сложности строения. Поэтому их поведение сильно зависит от приобретенных в течение индивидуальной жизни условных рефлексов, по терминологии И. П. Павлова. Высоко развиты у млекопитающих и многие органы чувств, например слух, обоняние. Кроме того, мы видим у млекопитающих наибольшую рационализацию питания, что дало возможность усваивать самую различную пищу и хорошо ее перерабатывать.У млекопитающих гораздо больше, чем у других позвоночных, развита жевательная способность. Поэтому у них иначе устроены зубы, челюсти и по-другому совершается процесс жевания. Нижняя челюсть млекопитающих сочленяется с черепом так, что суставной отросток ее прямо входит в суставную ямку на височной кости. У пресмыкающихся и птиц нижняя челюсть причленяется к особой квадратной кости, которая прикрепляется к черепу. Зубы млекопитающих, как говорят, дифференцированы, то есть в челюстях находятся зубы разного вида, предназначенные для выполнения определенной функции. Впереди сидят резцы, за ними клыки, потом следуют малые коренные (или ложнокоренные) и, наконец, коренные. Такого разнообразия зубов больше ни у кого из животных нет. По отдельным костям черепа, и особенно по зубам, ученые хорошо различают разные группы млекопитающих. У млекопитающих хорошо развито так называемое вторичное нёбо — костная перегородка, которая отделяет носоглотку от ротовой полости.

Хищные зверозубые пресмыкающиеся циногнаты из отложений триасового периода Южной Африки, близкие к предкам млекопитающих

В какое же время истории жизни, от кого и почему возникли первые млекопитающие? Что они собой представляли? Ответ на эти вопросы дают остатки древних млекопитающих и зверообразных пресмыкающихся, а также изучение современных примитивных млекопитающих — яйцекладущих и сумчатых.Несмотря на то, что у млекопитающих есть признаки, общие с земноводными и отсутствующие у пресмыкающихся, в частности обилие кожных желез, происхождение их от пермских и триасовых зверозубых пресмыкающихся — териодонтов — не вызывает сомнения. Териодонты были разнообразными по величине и строению животными. Самые мелкие были величиной с крысу и самые крупные — с большого тигра. У териодонтов постепенно появляются признаки, свойственные исключительно млекопитающим. Особенно близки к последним некоторые южноафриканские триасовые териодонты. Скелет их мало чем отличается от скелета древнейших млекопитающих, и по ряду физиологических особенностей и по биологии они, вероятно, также были им близки. Хорошо развитое вторичное костное нёбо и сложные зубы, разделенные на резцы, клыки и коренные, давали териодонтам возможность непрерывного дыхания и хорошего пережевывания пищи. Они, так же как и млекопитающие, уже высоко держались на ногах и были весьма активными животными.Древние териодонты

найдены и на территории СССР в пермских отложениях. Один из них, детально изученный по более полным остаткам черепа и частям скелета, — пермоцинодон (пермский собакозуб), — который назван так открывшим и изучавшим его академиком П. П. Сушкиным за некоторое сходство его черепа с черепом собаки, был небольшим звероящером величиной с маленькую собаку.Предками млекопитающих были мелкие виды зверозубых пресмыкающихся, подобные пермоцинодону или южноафриканскому циногнату.В течение мезозойской эры млекопитающие существовали в виде мелких форм, от которых нам известны лишь остатки черепов, челюстей, зубов. Они были немногочисленны и сохраняли ряд особенностей, свойственных пресмыкающимся. Эволюция их шла медленно, но постепенно у них вырабатывались особенности, которые обеспечили им бурный расцвет в кайнозое, что и позволяет нам считать их высшими животными.

Древние растительноядные млекопитающие диноцераты и насекомоядные псевдиктопсы, жившие на территории Центральной Азии 50 миллионов лет назад.

(Реконструкция проф. К. К. Флерова)

Все древнейшие мезозойские млекопитающие были маленькими, величиной с крысу или мышь, зверьками, жили в теплых, влажных, лесистых местах и вели как бы «скрытый образ жизни». Они были уже представлены формами, различающимися между собой зубами и другими особенностями. Самые примитивные имели трехконусные зубы, из которых развивались трехбугорчатые и многобугорчатые. Многобугорчатые известны с юрского периода до начала кайнозойской эры. Коронку из коренных зубов составляли от 2 до 5 рядов бугорков. Строение зубов и некоторые иные признаки дают основание считать многобугорчатых млекопитающих если не прямыми предками однопроходных млекопитающих, то очень близкими к ним. Однопроходные млекопитающие в современную эпоху представлены ехидной и утконосом, живущими в Австралии и на некоторых прилегающих островах.Однопроходные млекопитающие сохранили признаки пресмыкающихся, например откладывание яиц, клоаку и др. Челюсти у них покрыты роговым чехлом.Среди ныне живущих млекопитающих недалеко ушел от предков сумчатых и высших планцентарных млекопитающих опоссум, или американская сумчатая крыса.Предками для подклассов сумчатых и высших (плацентарных) млекопитающих были так называемые трехконусозубые млекопитающие, обнаруженные в юрских отложениях. Это были маленькие зверьки с характерными трехбугорчатыми коренными зубами. Из древней группы пантотериев в меловом периоде развились все поздние млекопитающие, впоследствии заселившие весь земной шар. Сумчатые рождают недоношенных детенышей, дальнейшее развитие которых проходит в особом мешке-«сумке» на брюхе у матери.Сумчатые млекопитающие в настоящее время представляют хорошо обособленную ветвь млекопитающих, которая имеет, так же как и плацентарные, много специализированных групп. Среди них есть наземные, древесные, роющие, плавающие животные. Они различаются также и по характеру питания: насекомоядные, всеядные, хищные, травоядные. Сумчатые сохранились теперь только в Австралии, на соседних с ней островах и в Америке, преимущественно Южной. Среди австралийских сумчатых есть много животных, сходных по образу жизни с различными представителями высших плацентарных млекопитающих: копытных (кенгуру), грызунов (вомбат, сумчатые белки), хищных (сумчатый волк) и др.Наиболее многочисленный и распространенный подкласс плацентарных млекопитающих хорошо известен с мелового периода. К плацентарным относятся насекомоядные, приматы, хищные, грызуны, копытные и многие другие отряды. Для них характерно наличие плаценты, то есть тесное соединение оболочек зародыша со стенками матки, обеспечивающее хорошее снабжение зародыша пищей и кислородом из тела матери. Все особенности, свойственные млекопитающим, у них наиболее развиты.Нам остается ответить на один очень трудный вопрос: почему зверозубые пресмыкающиеся превратились в млекопитающих? В конце палеозойской эры в ряде мест земной поверхности увеличивалась, начиная с пермского периода, сухость климата. Особенно сухим климатом отличались обширные пространства Южной Африки и ряда других местностей, где процветали многие пресмыкающиеся, в том числе зверозубые. Другая, более могущественная причина, которая дала толчок развитию млекопитающих — сильное похолодание, происшедшее в конце палеозоя. По-видимому, резкий холод охватил и южное полушарие, в частности Африку. Совместное действие сухости и холода тяжело сказалось на пресмыкающихся. Поэтому началось развитие зверозубых пресмыкающихся, которые гораздо лучше были приспособлены к новым условиям. Многие современные ученые считают, что млекопитающие возникли в триасовый период и что некоторые высокоразвитые зверозубые пресмыкающиеся были теплокровными животными.Что мешало развитию и широкому распространению млекопитающих в мезозойскую эру? Вполне вероятно, что революция на земной поверхности, которая произошла в конце палеозоя, была достаточной причиной для того, чтобы возникли млекопитающие. Но она не «затормозила» развитие различных хищных пресмыкающихся — смертельных врагов первых млекопитающих.Поэтому до самого конца мезозоя, до вымирания ящеров, млекопитающих было немного. Их расцвет начался в кайнозойскую эру, которую палеонтологи справедливо назвали «эрой млекопитающих».

ЭРА НОВОЙ ЖИЗНИ

Расцвет высших растении и животных

 По теории естественного отбора новые формы должны стоять выше прежних не только в силу победы в борьбе за существование, но еще и вследствие дальнейшего шага в деле специализирования органов.

Ч. Дарвин

ВЕК МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Эра, в которой мы живем, называется кайнозойской. В эту эру, длящуюся около 60 миллионов лет, происходило формирование основных черт современного рельефа земной поверхности, бурно развились высшие представители органического мира — цветковые растения, насекомые, костистые рыбы, птицы и млекопитающие, — появилось высшее разумное существо — человек.Происходило энергичное поднятие больших участков материков, формировались высочайшие горы Земли, исчезали или уменьшались в размерах, огромные внутриконтинентальные водоемы: океан Тетис окончательно распался на ряд морей (Средиземное, Черное, Каспийское и др.). Возникали горы Кавказа, Средней Азии, Альпы, исчезло Тургайское море — залив вдоль восточного склона Урала и Западного Казахстана — и др. Усиливается континентальность климата, и происходит быстрая смена растительных покровов.

Распределение суши и океанов в начале кайнозойской эры

Древняя гигантская хищная птица диатрима

Кайнозойская эра подразделяется на два периода: длительный третичный и очень короткий четвертичный, или антропоген (период развития человека и человеческого общества). Третичный период значительно больше четвертичного. Поэтому его иногда делят на две части: более древнюю — палеоген — и более позднюю — неоген. Деление третичного и четвертичного периода на эпохи и продолжительность каждой из них даны в таблице (стр. 39).Промежуток времени — конец мелового периода и начало кайнозойской эры — исследован довольно плохо. Нам неизвестно пока, как произошла тогда смена древних растений и животных более молодыми. Это время, вероятно, было довольно продолжительным, полным волнующих событий в истории жизни. Однако многие архивы этой истории еще не обнаружены, а другие погибли.Произошла довольно резкая смена форм жизни. Навсегда исчезли ящеры — владыки суши, морей и воздуха, — леса из саговых пальм и множество других животных и растений.Жизнь в океанах и морях изменялась значительно меньше чем на суше, и по составу организмов третичные моря были близки к современным. Вместо мезозойских аммонитов и белемнитов появились пластинчатожаберные и двустворчатые моллюски. Многие из них широко распространились в пресных и солоноватых водах. Моря были населены множеством фораминифер, образующих глубоководные илы. В палеогене также жили многочисленные гигантские донные фораминиферы — нуммулиты. Шестилучевые кораллы (мадрепора и др.) вместе с восьмилучевыми кораллами, водорослями литотамниями, гидроидными полипами, мшанками образовывали и сейчас образуют в теплых морях рифы. Многочисленны были ракообразные иглокожие. Среди рыб преобладали близкие к современным костистые и акуловые.Наземная растительность и млекопитающие палеогена еще мало были похожи на современных. По-видимому, были лишь две флористические провинции — тропическая и подтропическая (теплоумеренная). Тропическая растительность была широко распространена в Европе, Азии, Северной Америке. В средней и южной Европе, например в СССР в южной части Русской равнины, наряду с реликтами мезозоя — пальмами, араукариями — росли вечнозеленые лавры, магнолии, болотные кипарисы, каштаны, бамбуки, бананы, эвкалипты. Росли также липы, ивы, ольха, тополь, клен, кустарниковые — бересклет, туя, мирта, — а в более влажных местах разнообразные папоротники и мхи. В Гренландии росли кипарисы, магнолии, вязы, клены, виноград. На юге Европы водились крокодилы и большие водяные змеи, тропические ящерицы. По берегам рек росли пальмовые леса, летали птицы с заостренными, как пила, клювами. Севернее преобладали деревья с опадающей листвой и хвойные. Весьма характерной особенностью палеогена в отличие от более поздних эпох является незначительность трав, в частности злаков.Мир наземных позвоночных резко отличался от мезозойского. В кайнозое млекопитающие быстро заняли господствующее положение, приспособившись к различным условиям суши, к жизни в воздушной и водной среде, и как бы заменили мезозойских пресмыкающихся, из которых сохранились только крокодилы, черепахи, ящерицы, змеи. Вначале преобладали группы, свойственные еще мезозою, — многобугорчатые, сумчатые, примитивные планцентарные, представленные насекомоядными, — такие, как кроты, ежи и др. По-видимому, в меловой период насекомоядные дали начало другим отрядам млекопитающих. В палеогене появились возникшие от насекомоядных примитивные хищники креодонты, одна из групп которых впоследствии стала родоначальницей настоящих хищных, древние копытные — кондиляртры, предки более поздних копытных, а также приматы, грызуны, рукокрылые. Млекопитающие эоценовой и олигоценовой эпох, весьма разнообразные по величине, строению и приспособлению к различным условиям существования, найдены во многих местах Азии, Европы, Северной Америки. Многие из них, однако, еще сочетали особенности, свойственные представителям различных отрядов или семейств. Например, креодонты имели признаки хищных, насекомоядных и даже сумчатых. У них были крупные череп и зубы, небольшой мозг и слабые ноги. Большинство их вымерло, но группа, которая выжила и дала начало новейшим хищникам, отличалась небольшими размерами своих представителей с более крупным мозгом, эффективными режущими зубами и относительно слабыми ногами. От нескольких ветвей первичных копытных — кондиляртр — возникли дожившие до наших дней непарнокопытные, парнокопытные, хоботные. Появились разнообразные копытные, нередко причудливого строения и гигантских размеров — громадные рогатые бронтотерии, диноцераты, безрогие носороги. Носорог индрикотерий, выкопанный из олигоценовых отложений Казахстана, достигал 5 метров в высоту и был самым крупным наземным млекопитающим.Обширные пространства Азии, когда жили индрикотерий, были покрыты тенистыми смешанными лесами из громадных буков, грецкого ореха, ликвидамбров, секвой. Эти леса чередовались с болотистыми зарослями и лесостепями. Климат был теплый и влажный. В зарослях и на болотах обитали крупные свинообразные — антракотерии, маленькие безрогие оленьки — предки оленей, жираф, антилоп и быков. В лесах и лесостепях жили когтепалые копытные халикотерии, паслись легкие мелкие носороги и бродили индрикотерии, поедая листву и молодые побеги деревьев и кустарников.Млекопитающие заняли не только поверхность суши, но лазали по деревьям (древние приматы), летали по воздуху (летучие мыши), плавали в морях (древние киты). Они вместе с птицами полностью «заменили» мезозойских пресмыкающихся — динозавров, ихтиозавров, плезиозавров, птерозавров. Наступил расцвет «века млекопитающих».Следует отметить, что в Австралии и Южной Америке, рано отделившихся от других материков, млекопитающие сохранили облик древних мезозойских предков и развивались там по-другому. В Австралии существовали лишь сумчатые и однопроходные, в Южной Америке — сумчатые, неполнозубые, ленивцы и различные южные копытные — нотоунгуляты и другие.