История Земли - Ричард Флинт

Рис. 39. Основные этапы геологической истории растений

Роль трав и злаков. Если судить по времени установления господства покрытосеменных, то растительность Земли приобрела современный облик еще до конца мезозойской эры, однако история развития растений на этом не кончается. Внутри самой группы покрытосеменных происходили существенные перемены, начавшиеся перед концом мелового периода и продолжавшиеся в течение большей части кайнозоя. Наибольший интерес для нас представляет развитие злаков.

Многие обитатели современных городов представляют себе травы только в виде газонов или площадок для гольфа. Но травы, в частности злаковые, - это самостоятельная группа покрытосеменных, которая приспособлена к жизни в засушливом или сезонно-засушливом климате. Родина злаковых трав - сухие равнины и степи с редким древостоем, называемые саваннами. Карта растительности (рис. 35) показывает, что почти вся западная часть центра Северной Америки представляет собой природную злаковую степь, не говоря уже об огромных площадях разреженной травянистой растительности в пустынных и полупустынных областях дальше к западу от штата Вашингтон до Мексики.

Возможно, благодаря распространению сухих климатов злаковые травы занимали все большую и большую площадь в течение кайнозоя. Имея съедобные стебли, листья и семена, злаковые травы являются идеальной высококалорийной пищей для животных, которые приспособлены к их поеданию. И как мы вправе были ожидать, быстро развивавшиеся в раннем кайнозое млекопитающие действительно поедали траву в большом количестве. Путем естественного отбора они все лучше и лучше приспосабливались к этому процессу. Форма их зубов и даже конечностей во многом определялась травяным рационом.

Хлебные злаки - это особый вид злаковых трав, в котором концентрация питательных веществ больше, чем в обычных злаках. Люди открыли высокую пищевую ценность хлебных злаков десять тысяч лет назад или еще раньше. Вскоре после этого люди начали сводить и расчищать леса, чтобы иметь возможность возделывать хлебные злаки. Еще позднее они начали повышать урожайность злаков путем отбора семян и искусственного выведения растений, а также путем применения удобрений и орошения. Сейчас большинство людей питается главным образом злаками: рисом, пшеницей, кукурузой и другими зерновыми. Десять тысяч лет - это короткий промежуток времени в истории Земли, чтобы питание повлияло на строение человеческого тела.

Прежде чем мы перейдем к рассмотрению эволюции животного мира, целесообразно восстановить основные события истории развития растений, помня о том, что без растений животный мир не смог бы успешно развиваться на суше. В результате изучения ископаемых остатков можно установить следующие основные моменты в развитии растений:

1. Выход на сушу морских водорослей; примитивные наземные растения.

2. Бессеменные растения. Папоротники, хвощи.

3. Появление семян. Голосеменные.

4. Появление покрытосеменных, характеризующихся наличием цветов и плодов.

5. Развитие злаковых трав и позднее хлебных злаков.

Эволюционные соотношения между основными группами растений и хронологическая шкала истории развития растений приведены на рисунке 39.

Литература

Andrews H. N.. Jr., 1964. Ancient plants and the world they lived in: Cornell University Press, Ithaca. N. Y.

Darrah W. C, 1960, Principles of paleobotany: The Ronald Press Co., New York.

Delevoryas Theodore, 1966, Plant diversification: Holt, Rinchart and Winston, New York. (Paperback.)

Scientific American Staff, eds.; 1957, Plant life: Simon and Schuster, Inc.. New York. (Paperback.)

Глава двенадцатая. Беспозвоночные и рыбы

Основы истории развития животных

Геологическая история развития растений дает хорошую основу для изучения истории животных благодаря тесным био" мическим связям этих двух групп организмов: растения ом спечивают животных пищей и свободным кислородом, а животные поставляют необходимый растениям углекислый га Это взаимоотношение позволяет считать, что обе группы oрганизмов развивались более или менее параллельно. В предыдущей главе мы прочли, что эволюция некоторых животнш происходила под влиянием определенных видов растений и что всем этим управляли процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли.

Наше исследование истории развития животных, как и истории растений, основывается на данных изучения ископаемых остатков. Но летопись ископаемых остатков животных имея много пробелов, и пока не будут найдены руководящие ископаемые, мы вынуждены заполнять эти пробелы умозрительным! рассуждениями. По мере того как мы обнаруживаем и изучает все новые ископаемые остатки, некоторые из построений предыдущих лет подтверждаются и становятся доказанными истинами, другие оказываются неверными и заменяются положениями, более соответствующими фактам.

Развитие растительного и животного мира

Как мы уже говорили, между животными и растениями существует коренное различие, возникшее с самых первых шага развития жизни на Земле. Это различие заключается в способе питания. Растение нуждается в основном в углекислом газе и солнечном свете, с помощью которых оно путем фотосинтеза вырабатывает органические вещества, служащие ему пищей и образующие ткани его тела. Животные, как одноклеточные, так и многоклеточные, используют в пищу ткани других организмов: или растений, или вторично других животных. Кроме того, они дышат кислородом, а этот источник энергии также поставляется в атмосферу и гидросферу растениями. Без пищ и кислорода животные не могли бы существовать. В таком случае они, очевидно, не могли возникнуть до тех пор, пока не появились растения и не начали в процессе фотосинтеза выделять свободный кислород.

Как было показано в таблице 2, мы располагаем данными летописи ископаемых, свидетельствующими о том, что в начале последнего миллиарда лет истории Земли (до фанерозоя) и растения, и животные жили в море, взаимно дополняя процессы жюнедеятельности друг друга. Растения высвобождали кислород из углекислого газа, а животные дышали этим свободным кислородом, окисляли растительную пищу и создавали углекислый газ, который снова использовался растениями. Таково биохимическое взаимодействие растений и животных.

Однако, хотя это взаимодействие продолжалось и позднее, животные начинали приобретать все более и более отличный от растений облик. Растениям, жившим сначала в мелководных морях, а затем на суше, не нужно было перемещаться в поисках пищи, они могли просто поглощать ее, оставаясь на месте. На суше им для этого требовались только листья, каждый из которых освещался солнцем, корневая система для поглощения водных растворов из грунта и соединительное устройство, служащее для поддержки листьев и подачи к ним растворов. Именно такими приспособлениями обладает большинство растений. Животным же, за исключением некоторых, наиболее простых, прикрепленных к морскому дну, приходилось двигаться в поисках пищи, которой им служат растения и другие животные. Животные - это охотники, и с самых первых шагов эволюции они приобрели способность к передвижению. Наиболее древние животные, жившие в море, изменялись различными способами. Путь самого успешного развития представляет для нас наибольший интерес, так как в ходе его были заложены основы строения человеческого тела. Это развитие состояло в образовании:

во-первых, прочного жесткого скелета, к которому прикреплялись мускулы;

во-вторых, хвоста, который использовался как рулевое весло;

в-третьих, системы конечностей (равного числа правых и левых), которые могут двигаться с помощью мускулов, чтобы уравновешивать тело в воде и затем чтобы перемещать его в толще воды;

в-четвертых, глаз, расположенных в передней части тела для того, чтобы видеть добычу и препятствия, которые нужно избегать;

в-пятых, рта не только для того, чтобы поглощать пищу, но также и воду;

в-шестых, центрального управляющего устройства - мозга, соединенного с мускулами нервной системой.

Если мы добавим к этому списку седьмой пункт - удлиненную, обтекаемую форму тела, служащую для уменьшения трения при движении в толще воды, то становится понятно, что получившийся в результате организм в основном подобен рыбе.

Конечно, не все эти усовершенствования появились сразу. Они развивались в течение десятков, если не сотен миллионов лет. Ни одно из них не было чем-то совершенно новым. Все они представляли собой дальнейшее развитие или видоизменение уже существовавших свойств.

Рыбообразная форма тела была наиболее удачной для жизни в море. Позднее эта же конструкция послужила основой для формирования тела наземных животных.

Условия обитания организмов в море

Нетрудно представить себе, что древнейшие животные должны были развиваться во множество видов, потому что океан далеко не однообразен. В нем можно выделить множество различных видов среды, в которых происходит (путем естественного отбора) формирование организмов, характеризующихся многообразием форм и специализаций. Миллиард лет назад в океане, как и сейчас, животные могли плавать на поверхности воды или вблизи нее, могли населять холодное темное дно и толщу воды между дном и поверхностью. На мелководье вблизи берегов, как и сейчас, условия жизни различались в зависимости от температуры, вида коренных пород или рыхлых отложений, слагающих дно, интенсивности перемешивания воды волнами или течениями. Каждое даже самое небольшое отличие условий среды оказывало влияние на организмы путем естественного отбора. Морские животные приобретали специализацию в соответствии с условиями жизни. Некоторые из них были растительноядными, поедавшими морские растения, другие - плотоядными, питавшимися другими животными. Часть из них представляла собой так называемых "мусорщиков" и поедала трупы животных. Другие были хищниками, пожиравшими живую добычу, Несомненно, что уже тогда, в эти древние времена, мелководные моря были оживленными местами; их многочисленные обитатели занимались поисками пищи, спасались от хищников, поедали других животных или сами становились добычей.