По следам Чарльза Дарвина

Эпоха рыб

В многовековой борьбе между сушей и водой, сравнительно чаще – и на более долгое время – победителем оказывалось море, но время суши было уже не за горами. Кроме того, процесс континентального дрейфа был еще далек от своего завершения, и временами практически вся мировая суша соединялась тонкими перешейками и узкими перемычками.

С поднятием суши по окончании силурийского наводнения завершается важный период в развитии мира и эволюции жизни. На земле наступает новая эпоха. Голый и непривлекательный ландшафт прежних эпох покрывается роскошной зеленью, и в недалеком будущем предстоит появиться первым великолепным лесам.

Чрезвычайное разнообразие морской жизни в эту эпоху объясняется ранним разделением видов, но впоследствии эти различные формы свободно смешивались и объединялись. Плеченогих, которые быстро достигли пика своего развития, сменили членистоногие, и появились первые усоногие раки. Однако важнейшим событием было внезапное появление рыб. Началась эпоха рыб – период в мировой истории, для которого характерны животные позвоночного типа.

270.000.000 лет тому назад все континенты находились выше уровня моря. За многие миллионы лет впервые такое количество суши одновременно находилось над водой; это была одна из величайших эпох прироста суши.

Пять миллионов лет спустя произошло кратковременное наводнение регионов Северной и Южной Америки, Европы, Африки, северной Азии и Австралии, причем в Северной Америке в течение определенного периода времени затопление было почти полным. Возникшие в результате этого пласты известняка достигали в толщину от 500 до 5.000 футов. Эти разнообразные девонские моря простирались сначала в одном направлении, затем в другом, вследствие чего огромное внутреннее арктическое море Северной Америки нашло выход в Тихий океан через северную Калифорнию.

260.000.000 лет тому назад, к концу этого великого периода депрессии суши, Северная Америка была частично покрыта морями, которые одновременно сообщались с тихоокеанскими, атлантическими, арктическими водами и Мексиканским заливом. Отложения, образовавшиеся на этих поздних стадиях первого девонского наводнения, составляют в среднем тысячу футов в толщину. Коралловые рифы, характерные для этого времени, говорят о том, что внутренние моря были прозрачными и мелкими. Такие коралловые отложения видны на берегах реки Огайо недалеко от города Луисвилл в штате Кентукки и, составляя примерно сто футов в толщину, включают более двухсот разновидностей. Эти коралловые образования простираются через территорию Канады и северной Европы до арктических регионов.

Вслед за этими погружениями многие берега поднялись на значительную высоту, так что более древние отложения были скрыты под слоем ила или сланца. Кроме того, слой красного песчаника, характерный для одного из девонских отложений, охватывает значительную часть поверхности земли, встречаясь в Северной и Южной Америке, Европе, России, Китае, Африке и Австралии. Такие красные отложения характерны для засушливых или полузасушливых климатических условий, но климат этой эпохи продолжал оставаться теплым и ровным.

На протяжении всего этого периода суша, находившаяся к юго-востоку от острова Цинциннати, оставалась на значительной высоте над уровнем моря, но огромные части западной Европы, включая Британские острова, были затоплены. В Уэльсе, Германии и других местах Европы толщина девонских пород составляет 20.000 футов.

250.000.000 лет тому назад появились рыбы – позвоночные животные, ставшие одной из важнейших ступеней всего этапа эволюции до появления человека.

Прародителями первых позвоночных были членистоногие, или ракообразные. Предшественниками рыб стали два модифицированных членистоногих; у одного из них было длинное тело, соединявшее голову и хвост, в то время как второй представлял собой бесхребетную и бесчелюстную предрыбу. Однако эти предварительные формы были быстро уничтожены после того, как с севера внезапно появились первые представители позвоночных животных.

К этой эпохе относятся многие из крупнейших истинных рыб; некоторые зубатые разновидности достигали в длину от двадцати до тридцати футов. Современные акулы – единственные сохранившиеся представители этих древних рыб. Оснащенные панцирями и легкими, рыбы достигли своего эволюционного апогея, и до окончания этой эпохи рыбы приспособились как к пресной, так и к соленой воде.

Земля быстро покрывалась новой наземной растительностью. До этого растения в основном росли у воды; теперь же – и внезапно – появилась плодовитая семья папоротников, стремительно распространившихся по поверхности быстро поднимавшейся суши. Вскоре образовались три вида, имевшие два фута в толщину и сорок футов в высоту; позднее появились листья, но у этих первых разновидностей они были лишь в зачаточном состоянии. Существовало много небольших растений, однако их ископаемые остатки не сохранились ввиду того, что они обычно уничтожались появившимися еще раньше бактериями.

В результате постепенного поднятия континентов Северная Америка соединилась с Европой мостами суши, которые простирались до Гренландии. И сегодня Гренландия хранит под своим ледовым панцирем остатки этих древних наземных растений.

240.000.000 лет тому назад части суши в Европе, Северной и Южной Америке начали опускаться. Этим проседанием было отмечено начало последнего и наименее обширного из девонских наводнений. Арктические моря снова переместились к югу, распространившись на большую часть Северной Америки, Атлантика наводнила значительную часть Европы и западной Азии, в то время как южная акватория Тихого океана покрыла большую часть Индии. Это наводнение медленно распространялось и так же медленно отступало. Горы Катскилл вдоль западного берега реки Гудзон представляют собой один из крупнейших геологических памятников этой эпохи на поверхности Северной Америки.

Поднятие континентов продолжалось, и атмосфера насыщалась кислородом. Земля была покрыта обширными зарослями папоротников, поднимавшихся в высоту на сто футов, и необычными деревьями тех дней: в безмолвных лесах не слышно было ни звука, ни шелеста листьев, ибо такие деревья были безлиственными.

Так завершился один из самых продолжительных периодов в эволюции морской жизни – эпоха рыб. Этот период мировой истории продолжался почти пятьдесят миллионов лет и известен нашим исследователям как девон.

Эпоха лягушек

Появление рыб в предыдущую эпоху знаменует собой пик эволюции морской жизни. Начиная с этого времени, всё большее значение приобретает эволюция наземной жизни. В начале этого периода существовали почти идеальные условия для появления первых наземных животных.

220.000.000 лет тому назад многие регионы континентальной суши, включая большую часть Северной Америки, находились выше уровня воды. Земля покрылась пышной растительностью; наступила эпоха папоротников. Углекислый газ всё еще присутствовал в атмосфере, однако его количество уменьшалось.

Вскоре после этого центральная часть Северной Америки заполнилась водой с образованием двух огромных внутренних морей. Прибрежные возвышенности как атлантического, так и тихоокеанского побережья, находились сразу же за современной береговой линией. Немного погодя эти моря соединились, смешав различные формы живых существ, и объединение морской фауны положило начало быстрому и охватившему весь мир упадку морской жизни и открытию последующего периода наземной жизни.

Когда уровень морской воды достиг своего пика, внезапно произошло новое эволюционное событие – неожиданное появление первых наземных животных. Существовали многочисленные виды таких животных, способных жить как на суше, так и в воде. Эти использующие воздушный тип дыхания амфибии произошли от членистоногих, чьи плавательные пузыри превратились в легкие.

Из соленой морской воды на сушу выползли улитки, скорпионы и лягушки. Лягушки и сегодня откладывают свои яйца в воде, а их молодь имеет вид маленьких рыб, головастиков. Этот период мог бы по праву называться эпохой лягушек.

Вскоре появились насекомые, которые – наряду с пауками, скорпионами, тараканами, сверчками и саранчой – быстро распространились на все континенты. Размах крыльев у стрекоз достигал тридцати дюймов. Появилась тысяча видов тараканов, некоторые из которых имели четыре дюйма в длину.

Особенно хорошо были развиты две группы иглокожих, и в действительности они являются руководящими ископаемыми этой эпохи. Высокого развития достигли также питавшиеся моллюсками акулы, господствовавшие в океанах на протяжении пяти миллионов лет. Климат по-прежнему был мягким и ровным; морская жизнь почти не претерпела изменений. Появлялись пресноводные рыбы, а трилобиты исчезали с лица земли. Кораллы встречались редко, и большая часть известняка откладывалась за счет морских лилий. В течение этой эпохи образовались отложения более тонкослойного строительного известняка.

К концу этой эпохи Северная Америка начала подниматься. После короткого перерыва море вернулось, заполнив около половины своего прежнего ложа. Вслед за кратковременным наводнением большая часть земли снова поднялась на значительную высоту над уровнем моря. Южная Америка всё еще соединялась с Европой через Африку.

В эту эпоху стали формироваться Вогезы, Шварцвальд и Уральские горы. Остатки других, более древних гор встречаются по всей Великобритании и Европе.

200.000.000 лет тому назад начались действительно активные стадии каменноугольного периода. Ранние отложения угля формировались в течение двадцати миллионов лет, предшествовавших этому времени, но теперь образование угля происходило в более широких масштабах. Продолжительность собственно эпохи углеобразования составила немногим более двадцати пяти миллионов лет.

Суша периодически поднималась и опускалась вследствие того, что уровень моря колебался из-за процессов, происходивших на дне океана. Неспокойное состояние коры – оседание и подъемы суши – в сочетании с богатой растительностью прибрежных болот способствовали формированию обширных угольных месторождений, вследствие чего этот период известен как каменноугольный. Во всём мире сохранялся мягкий климат.

Присутствие корней деревьев, которые росли в слое глины, лежащем под нынешними пластами угля, говорит о том, что уголь формировался именно в тех местах, где его находят сегодня. Уголь представляет собой сохранившиеся в воде и видоизмененные под давлением остатки пышной растительности, существовавшей в ту далекую эпоху на болотах и затопленных побережьях. Угольные пласты нередко содержат как газ, так и нефть. Торфяные пласты – остатки древней растительности – превратились бы в один из видов угля, если бы подверглись необходимому давлению и высокой температуре. Антрацит претерпел большее давление и нагрев, чем другие виды угля.

180.000.000 лет тому назад завершился каменноугольный период, в течение которого каменный уголь сформировался по всему миру – в Европе, Индии, Китае, Северной Африке и обеих Америках. В конце этого периода углеобразования поднялась часть Северной Америки к востоку от долины Миссисипи, и с тех пор большая часть этого региона остается над уровнем моря. Этот период поднятия суши знаменует собой начало формирования современных североамериканских гор – как в регионе Аппалач, так и на западе. Действующие вулканы существовали на Аляске и в Калифорнии, а также в горообразовательных районах Европы и Азии. Восточная Америка и западная Европа соединялись гренландским континентом.

Поднятие суши начало приводить к изменению морского климата предшествующих эпох, который стал постепенно заменяться менее мягким и более контрастным континентальным климатом.

Растения этого периода имели споры, повсюду разносившиеся ветром. Стволы деревьев каменноугольного периода обычно имели семь футов в диаметре и нередко достигали ста двадцати пяти футов в высоту. Современные папоротники поистине являются реликтами тех давних эпох.

В целом, это были эпохи развития пресноводных организмов; изменения в морской жизни были незначительными. Однако важной чертой этого периода было внезапное появление лягушек и их многочисленных сородичей. Характерными представителями жизни каменноугольного периода были папоротники и лягушки.

Эпоха биологических потрясений

Этот период знаменует собой конец основного эволюционного развития морской жизни и начало переходного периода, ведущего к последующим эпохам наземных животных.

В эту эпоху произошло значительное оскудение жизни. Тысячи морских видов вымерли, а жизнь на суше лишь только начала закрепляться. Это было время биологических потрясений, эпоха, когда жизнь почти полностью исчезла с поверхности суши и из глубин океана. При завершении продолжительной эры морской жизни, на земле существовало почти сто тысяч видов живых существ. К концу переходного периода уцелело менее пятисот.

Особенности этого нового периода были не столько связаны с охлаждением земной коры или продолжительным отсутствием вулканической деятельности, сколько с необычным сочетанием привычных, давно действовавших факторов – сужением морей и всё большего поднятия огромных массивов суши. Мягкий морской климат предшествующих времен уходил в прошлое; происходило быстрое формирование более резкого, континентального типа климата.

В течение этих подъемов суши в земной коре произошло обширное складкообразование. Это было время прироста суши, не считая исчезновения некоторых мостов суши; исчезли и те континенты, которые долгое время соединяли Южную Америку с Африкой и Северную Америку с Европой.

Внутренние озера и моря постепенно высыхали по всему миру. Начали появляться отдельные горные и региональные ледники, в особенности в южном полушарии, и во многих районах ледовые отложения, возникшие в результате этих локальных образований льда, можно встретить даже среди некоторых верхних и более поздних угольных месторождений. Появились два новых климатических фактора: оледенение и засушливость. Многие возвышенности стали сухими и бесплодными.

На протяжении всего этого периода климатических преобразований огромные изменения произошли и среди наземных растений. Сначала появились семенные растения, благодаря чему улучшился корм наземных животных, численность которых впоследствии увеличилась. Радикальные перемены произошли среди насекомых. Появились диапаузы, представлявшие собой периоды уменьшения активности в зимнее время и в засуху.

Что касается наземных животных, то лягушки, которые в предшествующую эпоху достигли пика своего развития, быстро пришли в упадок, однако выжили за счет того, что могли подолгу жить даже в высыхающих прудах и водоемах в те далекие и чрезвычайно суровые времена. В период упадка лягушек, в Африке произошел первый эволюционный сдвиг на пути превращения лягушки в пресмыкающееся. И так как массивы суши всё еще соединялись друг с другом, это создание, имевшее атмосферный тип дыхания, распространилось на весь мир. К этому времени атмосфера изменилась настолько, что превосходно обеспечивала наземный тип дыхания. Вскоре после появления до рептильных лягушек Северная Америка была временно изолирована – отрезана от Европы, Азии и Южной Америки.

Постепенное охлаждение воды сильно повлияло на уничтожение океанической жизни. Морские животные этой эпохи нашли временный приют в трех благоприятных убежищах: в нынешнем регионе Мексиканского залива, в бухте реки Ганг в Индии и Сицилийском заливе Средиземноморского бассейна. Именно из этих трех регионов впоследствии вышли новые морские виды, которые, пройдя суровые испытания, вновь заполнили моря.

160.000.000 лет тому назад земля в основном была покрыта растительностью, которая могла служить пищей для наземных животных, а атмосфера стала идеальной для их дыхания. Так закончился период упадка морской жизни и сурового времени биологических потрясений, уничтоживших все формы жизни, кроме тех, которые обладали обеспечивающими выживание качествами, что позволило им стать предшественниками более стремительно развивающейся и чрезвычайно разнообразной жизни в последующие эпохи планетарной эволюции.

Окончание этого периода биологических потрясений, известного нашим исследователям как пермь, знаменует также конец палеозоя – эры, охватывающей четвертую часть всей планетарной истории и продолжавшейся двести пятьдесят миллионов лет.

Обширная океаническая колыбель жизни на Земле выполнила свое предназначение. В течение длительных эпох, когда земля не была приспособлена к поддержанию жизни – до того, как атмосфера достаточно насытилась кислородом для обеспечения жизни наземных животных более высоких ступеней развития, – море лелеяло и кормило древнюю жизнь этого мира. Теперь же биологическое значение моря постепенно уменьшается по мере того, как на суше начинает разворачиваться второй этап эволюции.

Эра ранней наземной жизни

Закончилась эра исключительно морской жизни. Поднятие суши, охлаждение коры и океанов, сужение и последующее углубление морей вместе со значительным приростом суши в северных широтах, – всё это оказало огромное воздействие на изменение мирового климата во всех регионах, удаленных от экватора.

Последние эпохи предыдущей эры были действительно эпохой лягушек, однако эти предки наземных позвоночных более не являлись господствующей группой, и численность уцелевших популяций резко сократилась. Лишь немногие формы пережили жестокие испытания предшествующего периода биологических бедствий. Даже споровые растения практически вымерли.

Эрозионные отложения этого периода представляют собой в основном конгломераты, сланец и песчаник. Гипс и красные слои во всех осадочных породах, как в Европе, так и Америке указывают на засушливость климата этих континентов. Эти засушливые районы были подвержены обширной эрозии под воздействием периодических ливней, которые обрушивались на окружающие возвышенности.

В этих слоях содержится мало ископаемых остатков, но песчаник сохранил многочисленные следы наземных пресмыкающихся. Во многих регионах слой отложений толщиной в тысячу футов не содержит окаменелостей. Жизнь наземных животных не прерывалась только в некоторых частях Африки.

150.000.000 лет тому назад в мировой истории начался ранний период наземной жизни. В целом, живым существам приходилось нелегко, однако они добились большего прогресса, чем в тяжелое и враждебное время окончания эры морской жизни.

В начале этой эры восточные и центральные части Северной Америки, северная половина Южной Америки, большая часть Европы и вся Азия находились на значительной высоте над уровнем моря. Впервые Северная Америка оказалась в географической изоляции, но лишь ненадолго, ибо образовавшийся вскоре на месте Берингова пролива мост суши соединил этот континент с Азией.

140.000.000 лет тому назад внезапно появились полностью оформившиеся пресмыкающиеся, которым предшествовали всего лишь два дорептильных вида, обитавших в Африке в течение предыдущей эпохи. Они быстро развивались и вскоре породили крокодилов и чешуйчатых пресмыкающихся, а позднее как морских змей, так и летающих рептилий. Их переходные предшественники быстро исчезли.

Быстро развивались принадлежавшие к рептилиям динозавры, ставшие властелинами своей эпохи. Они относились к яйцекладущим и отличались от всех животных маленьким мозгом, который при весе менее одного фунта управлял телом, достигавшим впоследствии сорока тонн. Однако первые пресмыкающиеся были небольшими плотоядными животными и передвигались на задних ногах наподобие кенгуру. Кости скелета были полыми и напоминали птичьи, а на задних ногах позднее появилось только три пальца, вследствие чего многие окаменелые отпечатки ног этих животных ошибочно принимаются за следы исполинских птиц. Впоследствии появились травоядные динозавры. Они ходили на четырех ногах, а одна из ветвей этой группы приобрела защитный панцирь.

Несколько миллионов лет спустя появились первые млекопитающие. Они не имели плаценты и вскоре полностью исчезли. Это была экспериментальная попытка улучшить типы млекопитающих, но на Земле она не увенчалась успехом.

Морская жизнь этого периода была скудной, но она быстро пополнялась благодаря новому распространению морей, вновь образовавших обширные мелководные побережья. Ввиду того, что большая часть мелководья находилась в Европе и Азии, здесь расположены самые богатые ископаемые слои. Если бы сегодня вы стали изучать жизнь той эпохи, исследуйте Гималаи, Сибирь и район Средиземноморья, а также Индию и острова южного Тихоокеанского бассейна. Важной чертой морской жизни были прекрасные аммониты, чьи ископаемые остатки встречаются по всему миру.

130.000.000 лет тому назад моря почти не изменились. Сибирь и Северная Америка соединялись мостом суши через Берингов пролив. Богатая и уникальная морская жизнь появилась на калифорнийском тихоокеанском побережье, где от высших типов головоногих произошло более тысячи видов аммонитов. Изменения среди живых существ имели поистине революционный характер, несмотря на то, что они были переходными и постепенными.

Этот период продолжался более двадцати пяти миллионов лет и известен как триас.