История Земли
Шрифт:
Последствия возникновения амниотического яйца. Возникновение нового, более совершенного яйца имело два следствия, очень важных для животных, которые обладали таким яйцом. Наличие амниотического яйца повысило вероятность выживания, а также дало возможность животным заселять новые более разнообразные типы территорий. Стало выживать большее число зародышей, поскольку изменилось место откладки яиц, а зародыши стали появляться из яиц уже более развитыми. Появилась возможность откладки яиц за пределами досягаемости различных хищников, уничтожавших яйца и молодь амфибий в воде. Кроме того, благодаря приспособлениям, имевшимся внутри яйца, эмбрион мог полностью завершить свое развитие и подготовиться к борьбе за существование к моменту выхода из яйца. Значительно увеличилось также потенциальное жизненное пространство наземных позвоночных. Причина этого, очевидно, заключалась в том, что рептилиям уже не нужно было возвращаться к воде каждый раз, как наступал сезон размножения, и они не должны были селиться вблизи водоемов. Ничто не препятствовало им заселять более сухие
Климат и эволюция рептилий. После того как амниотическое яйцо стало окончательно служить признаком более прогрессивной формы жизни, появился новый фактор, который, очевидно, способствовал дальнейшему развитию как самого яйца, так и рептилий. Сравнительное изучение пермских и верхнекаменноугольных слоев позволяет обнаружить между ними большие различия, указывающие на изменение природной среды. Климат стал холоднее, и огромные болота каменноугольного периода постепенно исчезли. Уровень поверхности, по крайней мере некоторых континентов, повысился, и образовались многочисленные высокогорные хребты. Причины таких изменений все еще не ясны, но, возможно, это связано с взаимодействием движущихся плит коры и столкновениями континентов.
Но какова бы ни была причина, следствием явилось то, что влажные районы - естественная среда амфибий - стали встречаться реже. Тем самым был положен конец расселению амфибий - процессу, который продолжался на протяжении всего каменноугольного периода и которому способствовало наличие обширных болотистых низменностей, расположенных почти на уровне моря. Для существовавших тогда многочисленных и разнообразных амфибий не оставалось места. Жизнь постепенно становилась трудной для животных, зависящих от воды. Но для животных, обладавших амниотическим яйцом, это изменение климата не было столь губительным. Только что появившиеся рептилии могли довольствоваться многочисленными болотами и реками. Однако, не обладая средствами для поддержания постоянной температуры тела, они были вынуждены избегать более холодных областей.
Ползающие рептилии. После того как с возникновением амниотического яйца появились рептилии, они полностью использовали преимущества, которые им предоставлял этот способ размножения. Рептилии быстро изменили форму своего тела в соответствии с разнообразными условиями среды обитания. Чтобы упростить наш рассказ, мы можем опустить детали и въщедитъ всего две группы - "консервативную" группу ползающих рептилий и видоизмененную группу, называемую динозаврами. Последние были настолько многочисленны и своеобразны, что мы должны посвятить им отдельную главу, а сейчас мы кратко остановимся на ползающих рептилиях. Говоря "ползающие", мы имеем в виду, что эти рептилии продолжали традицию, унаследованную от амфибий, - их удлиненное тело с короткими ногами находилось при движении у самой поверхности земли. По форме тела ползающие рептилии в какой-то мере напоминали крокодилов (фото 40). Многие из них вели сходный с крокодилами образ жизни; очевидно, они проводили много времени в реках и озерах, охотясь за рыбой. Развитие позднепалеозойских ползающих рептилий было прослежено по ископаемым остаткам в более молодых слоях; они постепенно разделились на две ветви, давшие начало современным крокодилам и ящерицам.
Фото 40. Rutiodon, один из многочисленных видов ползающих рептилий. Реконструкция. Наличие его ископаемых остатков в нижнетриасовых слоях Европы и Северной Америки позволяет предполагать, что в раннетриасовое время эти континенты, возможно, соединялись. На переднем плане - цикадовые растения, позади рептилий - хвощи. На заднем плане справа - папоротники, а за ними - хвойные растения. Реконструкция
Одна из форм ползающих рептилий, ископаемые остатки которой в большом количестве обнаружены в пермских слоях, имела характерное приспособление - бросающийся в глаза пару-сообразный вырост на спине (фото 41). У ископаемых скелетов этот "парус" состоит из длинных тонких костяных отростков, которые отходили вверх от спинного хребта. У живой рептилии эти отростки наверняка соединялись перепонкой, как пальцы утиной лапы. Измерения, проведенные на многих ископаемых скелетах, показали, что площадь этого выроста была пропорциональна объему тела рептилии. Очевидно, вырост был пронизан кровеносными сосудами, и поэтому при нагревании солнечными лучами он мог обеспечивать быстрое повышение температуры тела холоднокровной рептилии, его действие можно сравнить с действием автомобильного радиатора, охлаждающего воду, которая циркулирует по многочисленным трубкам. Первые, хотя и несовершенные устройства такого типа появились у двух различных родов ползающих рептилий. Один из них, диметродон, изображенный на фото 41, был хищником, насколько мы можем судить по строению его зубов. Но подобный же вырост появился и у совсем другой, травоядной рептилии. У нее он отличался тем, что на длинных отростках находились короткие поперечные выступы. Хотя это
Фото 41. Диметродон (Dimetrodon), пермская ползающая рептилия длиной более трех метров, имевшая на спине удивительное приспособление для терморегуляции. На переднем плане хвощи; на заднем - папоротники и другие деревья. Реконструкция
Рептилии, подобные млекопитающим. Конец палеозойской эры ознаменовался быстрым изменением рельефа и климата. Поэтому неудивительно, что в это же время происходило и активное развитие рептилий, которые были тогда наиболее развитыми и доминирующими животными. Среди вновь образовавшихся к этому времени рептилий особенно важная роль принадлежит одной группе, потому что именно она впоследствии дала начало новой эволюционной ветви, называемой млекопитающими. Наиболее ранние свидетельства об этой группе содержатся в ископаемых остатках из позднекаменноугольных и пермских слоев, найденных в Южной Африке и Аргентине. Возможно, что эти две области представляли в пермское время единый массив суши, как это показано (в виде предположения) на рисунке 27. Если это так, то не удивительно, что на этих двух континентах, в настоящее время разделенных тысячами километров морского пространства, обнаружены ископаемые остатки одинаковых или очень схожих наземных животных.
Фото 42. Два вида рептилий, подобных млекопитающим, найденные в триасовых слоях Южной Африки. Три хищника (Cynognathus, слева) готовятся напасть на травоядную рептилию (Kannemeyeria) длиной около двух метров. Растительность представлена цикадовыми и хвойными. Реконструкция
Эти ископаемые остатки представлены скелетами рептилий, но рептилий, у которых уже начинают проявляться несомненные признаки млекопитающих; позднее в триасовых слоях появляется несколько родов таких рептилий, и они еще в большей степени похожи на млекопитающих. Отличительными их признаками, прослеживающимися по скелетам, являются длинные шеи, дифференцированные зубы и более развитый мозг. Предположительная реконструкция их облика дана на фото 42. Конечности удлинились, причем суставы на передних конечностях - "локтевые" - сместились назад, а на задних - "коленные" - вперед. Благодаря этому тело рептилии слегка приподнялось и стало не таким приземистым. Подобное положение тела мы видим у млекопитающих (рис. 44), у которых кости конечностей надежно поддерживают тело и освобождают мышцы от излишней нагрузки. Зубы, которые у рептилий были все одинаковыми и имели коническую форму, начинают подразделяться на резцы, клыки и коренные. Увеличился и развился мозг, особенно его лобные доли.
Рис. 44. Положение тела рептилии и млекопитающего
К другим признакам млекопитающих, которые не устанавливаются по скелетам, относятся:
1) молочные железы для вскармливания детенышей;
2) волосяной покров, защищающий тело от влияний внешней среды и препятствующий потере тепла;
3) теплая кровь;
4) четырехкамерное сердце - наиболее совершенный насос, предназначенный для снабжения мозга (и всего организма) кровью вне зависимости от колебаний внешней температуры.
Рептилии после захода солнца становятся холодными и вялыми, млекопитающие же сохраняют относительно высокую температуру тела. Возможно, жившие в триасе рептилии, подобные млекопитающим, обладали большей частью этих признаков, по крайней мере в зачаточной форме. Что касается размножения, то предполагается, что они откладывали яйца так же, как и наиболее примитивные из современных млекопитающих, но точно это не установлено. Однако мы можем с уверенностью утверждать, что развитию более длинных конечностей сопутствует усовершенствование мозга. Такие конечности позволяют уже не ползать, а передвигаться с большой скоростью, что требует значительно лучшей мышечной координации и вызывает необходимость в более сложном контролирующем устройстве. Любой конструктор самолетов может сказать, что, чем большее число выполняемых операций вы закладываете в конструкцию самолета, тем большим числом контролирующих приборов вам придется его оснастить.
Рептилии, подобные млекопитающим, были многочисленны и разнообразны. Некоторые из них превышали в длину три метра; другие были не больше мыши. И все они вымерли. Но перед тем, как исчезнуть, одна из них - вероятно плотоядная, изображенная на фото 42, - положила начало ветви настоящих млекопитающих, что явилось еще одним крупнейшим достижением эволюции.
Суммируя, мы можем наметить четыре пути, по которым шло эволюционное развитие рептилий (рис. 45). Первый - это наиболее консервативный путь ползающих рептилий, которые никак не проявили себя и навсегда остались ползающими. Второй путь - это путь динозавров, образовавших множество крайне своеобразных разновидностей и тем не менее прекративших свое существование до начала кайнозойской эры. Третий путь - это путь птиц, которые развились из рептилий незадолго до начала юрского периода. Четвертый, и последний, путь начался с рептилий, подобных млекопитающим. Он быстро привел к млекопитающим и в кайнозое разделился на множество троп, одна из которых привела к человеку.