Летапіс у камені

Выкапні астаткі арганізмаў прыадчыняюць таямніцы незлічоных формаў жыцця, некалі якія засялялі Зямлю. Вывучаючы закамянеласці, навукоўцы прасочваюць шляхі развіцця жывёлы і расліннага міру на працягу шматлікіх мільёнаў гадоў.

Выкапні астаткі арганізмаў служаць дакументальным сведчаннем жыцця на Зямлі. Іх спектр вельмі шырокі - ад закамянелых фрагментаў жывёл і раслін да казурак, увязших у смале іглічных дрэў, якая за мільёны гадоў ператварылася ў кавалачкі бурштыну. Да слядоў жыццядзейнасці выкапняў арганізмаў адносяць адбіткі слядоў жывёл і хады, прорытые воднымі насельнікамі ў марскім грунце. Калі велічэзныя шкілеты дыназаўраў дзівяць уяўленне, то микроокаменелости гэтак малыя, што разглядзець іх можна толькі пад мікраскопам, але менавіта яны дапамагаюць геолагам знаходзіць радовішчы нафты і газу. Аднак у першую чаргу вывучэнне закамянеласцяў пралівае святло на шляхі развіцця розных формаў жыцця на працягу доўгай гісторыі нашай планеты. На аснове вельмі няпоўных звестак палеантолагі (вывучальныя старажытныя формы жыцця) узнаўляюць аблічча даўно вымерлых раслін і жывёл, часам здзяйсняючы дзіўныя адкрыцці. Так, вывучэнне костак дыназаўраў паказала, што гэтыя жывёлы пакутавалі ад рэўматоіднага артрыта.

Па якія змяшчаюцца ў пародах выкапням рэшткам вызначаюць адносны век розных геалагічных пластоў, і гэты метад з'яўляецца асноўным у стратиграфии - навуцы аб фармаванні горных парод.

Выкапні рэшткі дапамагаюць аднавіць кліматычныя ўмовы той або іншай геалагічнай эпохі, вывучэннем якіх займаецца палеоклиматология, а таксама выява жыцця і ўмовы пасялення розных жывёл і раслін - прадмет вывучэння палеоэкологии. Яны жа забяспечваюць нас звесткамі па палеогеографии, у тым ліку аб дрэйфе (паступовым зрушэнні) кантынентаў.

Закамянеласці і эвалюцыя

Ангельскі прыродазнавец Чарльз Дарвін (1809-82) высунуў эвалюцыйную тэорыю ў сваёй знакамітай працы "Аб паходжанні выглядаў", апублікаваным у 1859 году. Паводле яго высновам, шматлікія цяпер якія жывуць на Зямлі жывёлы і расліны адбываюцца ад нейкага агульнага продка, а першыя аднаклетачныя арганізмы - бактэрыі і найпростае багавінне, што з'явіліся на Зямлі 3-4 млрд. гадоў назад - з цягам часу развіліся ва ўсе больш складаныя формы жыцця.

Натуральны адбор

Працэс павольных і паступовых змен Дарвін назваў натуральным адборам, разумеючы тым самым, што ў арганізмаў, якія здолелі лепш прыстасавацца да вонкавых умоў, як правіла, больш шанцаў выжыць.

Чарльз Дарвін разумеў, што фактычнае пацверджанне справядлівасці яго тэорыі можа даць вывучэнне закамянеласцяў, але ў сярэдзіне XIX стагоддзі знойдзеных ископамых рэштак было яшчэ занадта мала, каб скласці цэласную карціну жыцця найстаражытных эпох. Дзякуючы тэхнічнаму прагрэсу сёння нашы спазнанні ў дадзенай вобласці значна пашырэлі, даўшы штуршок з'яўленню цэлага шэрагу гіпотэз аб праходжанні эвалюцыйных працэсаў.

У гісторыі Землі было некалькі перыядаў, адзначаных больш або меней рэзкімі скокамі ў эвалюцыі вызначаных выглядаў жывёл і раслін. Гэтыя раптоўныя скокі навукоўцы завуць эксплозивной эвалюцыяй.

Падобныя выбухі часта вынікалі за перыядамі масавага вымірання, якія суправаджаліся згубай шматлікіх груп арганізмаў, альбо за рэзкімі зменамі клімату і прыроднага асяроддзя, і перамяжоўваліся  са  спакойнымі  перыядамі з павольнага эвалюцыйнага развіцця.

Змены навакольнага асяроддзя

Раптоўная змена выглядаў раслін і жывёл, выкліканая зменамі вонкавых  умоў - скажам,  затапленнем велізарных участкаў сушы на ўскраінах кантынентаў і адукацыяй неглыбокіх мораў - завецца адаптыўнай радыяцыяй і вядзе да з'яўлення шырокага спектру новых формаў, прыстасаваных да жыцця ў дадзеных умовах.

Спрабуючы вызначыць тэмпы эвалюцыйных змен, асабліва ў спакойныя перыяды паступальнага развіцця, навукоўцы, у прыватнасці, выявілі, што некаторыя выгляды выкапняў арганізмаў развіваліся хутчэй астатніх.

Групы вымерлых арганізмаў, якія змяняліся хутчэй іншых, мянуюцца кіравальнымі выкапнямі, паколькі дапамагаюць вызначыць век тых зон геалагічных парод, у якіх сустракаюцца. Кіравальныя выкапні сустракаюцца толькі ў нейкім адным геалагічным пласце. Так, па рэштках хутка якія змяняліся трылабітаў вызначаюць пароды палеазойскай эры, тады як аммониты выконваюць тую жа функцыю ў пародах мезазоя. Праўда, па меркаванні шэрагу навукоўцаў, паскораная эвалюцыя некаторых груп можа быць толькі ўяўнай.

Канвергенцыя

Не меней важную ролю гуляе тэорыя эвалюцыйнай канвергенцыі, якая тлумачыць, чаму некаторыя адносна далёкія па паходжанні групы арганізмаў набываюць падабенства ў будынку і функцыях. Так, судзячы па скамянелых рэштках плезиозавров (марскіх рэптылій), яны вельмі пахадзілі на рыб.

Шматлікія выгляды жывёл і раслін зніклі з асобы планеты, пакінуўшы пасля сябе нашчадкаў. Але ў гісторыі Землі бывалі перыяды, калі бясследна знікалі цэлыя групы арганізмаў.

Перыяды масавай згубы былі не гэтак ужо рэдкай з'явай. Межы палеазою (248 млн. гадоў назад), мезазоя (65 млн. гадоў назад) і іншых геалагічных эпох навукоўцы ўсталявалі, абапіраючыся на перыяды масавай згубы раслін і жывёл, за якімі вынікалі эвалюцыйныя выбухі.

Гіпотэзы

Навукоўцы даўно спрачаюцца аб чынніках некаторых ашаламляльных прыкладаў вымірання старажытных формаў жыцця. Самы вядомы з іх - знікненне з асобы планеты дыназаўраў і іншых буйных яшчараў у канцы мезозойской эры 65 млн. гадоў назад. Паводле адной з найноўшых тэорый, Зямля выпрабавала ўдар велічэзнага метэарыта, ад якога ў атмасферу падняліся хмары пылу, на доўгі час скрывшие сонца, і ўсе рэптыліі загінулі з-за насталых халадоў.

Раннія формы жыцця

Пры ўсёй урыўкавасці геалагічнага летапісу, навукоўцам атрымалася сабраць велізарны аб'ём інфармацыі аб эвалюцыі жыцця на працягу ўсёй гісторыі нашай планеты.

Найстаражытныя ўзоры знаходзяць у пародах векам амаль 4 млрд. гадоў, утрымоўвальных мікраскапічныя сляды арганічных кіслот. Выяўленыя ў Паўднёвай Афрыцы і Аўстраліі найстаражытныя бактэрыі жылі 3,5 млрд. гадоў назад, а багавінне - 3 млрд. гадоў назад.

Выкапні рэшткі больш высокаразвітых бесскелетных мяккацелых жывёл, у тым ліку сляды жыццядзейнасці ў выглядзе прорытых імі хадоў, знаходзяць у розных пародах позняга докембрия. Усё гэта прадстаўнікі старажытных бесхрыбтовых, хоць некаторыя з іх з працай паддаюцца дакладнай класіфікацыі.

Бесхрыбтовыя сустракаюцца, пачынальна з кембрыйскага перыяду (каля 590 млн. гадоў назад), т. к. у шматлікіх жывёл той эпохі з'явіліся элементы шкілета - напрыклад, ракавіны. За выключэннем Arcbaeocyatba (групы старажытных марскіх жывёл), усе выгляды, якія з'явіліся ў канцы кембрыйскага перыяду, жывуць і ў нашы дні. Аднак шматлікія старажытныя формы гэтых жывёл прыкметна адрозніваюцца ад сваіх цяперашніх нашчадкаў.

Членистоногие

У докембрии, відаць, паўстаў і першы выгляд членистоногих. У кембрыйскім перыядзе яны спачатку былі прадстаўленыя насельнікамі мораў трылабітамі, якія змерлі ў пермскім перыядзе, які доўжыўся з 286 да 248 млн. гадоў назад.

Аднак да пачатку пермскага перыяду групу членистоногих ужо ўяўлялі і шматлікія іншыя формы жыцця, у тым ліку шматлікія ракападобныя істоты. Сёння яна ўключае крабаў, амараў і крэветак.

Немалаважнае значэнне палеантолагі надаюць остракодам, мікраскапічным членистоногим рачкам. Яны ўпершыню з'явіліся ў познім кембрии і служаць кіравальнымі выкапнямі для парод, сфармаваных у силуре і пазнейшых перыядах.

Да ліку іншых кіравальных выкапняў ставяцца фарамініферы, прыналежныя да групы найпростых аднаклетачных арганізмаў. Паколькі гэтыя жывёлы з'явіліся ў пачатку кембрыйскага перыяду, можна выказаць здагадку, што найпростыя арганізмы мінулі доўгі этап эвалюцыі ў докембрийские часы.

У групу кишечнополостных жывёл уваходзяць сучасныя каралы, актыніі і медузы. У кембрыйскім перыядзе гэтая група была прадстаўленая медузамі і закамянелымі караламі, з якіх затым сфармаваліся рыфы ў цёплых трапічных водах.

Вялікай разнастайнасцю выкапняў астаткаў адрозніваюцца малюскі. Цефалоподы (істоты з многокамерными ракавінамі) з'явіліся ў канцы кембрыйскага перыяду і да пачатку ордовика (500 млн. гадоў назад) дасягнулі шырокай шматстатнасці формаў. У дэвонскім перыядзе (408-360 млн. гадоў назад) ад іх адбыліся аммоноиды, ракавіны якіх часта сустракаюцца ў адкладаннях мезозойской эры (248-265 млн. гадоў назад).

Яшчэ адны головоногие - белемніты - з'явіліся ў каменнавугальным перыядзе (360-286 млн. гадоў назад). Гэта старажытныя продкі сучасных кальмаров і каракатиц.

Двухстворкавыя малюскі

Іншая група малюскаў - двухстворкавыя - атрымала свой назоў па ліку створак іх ракавін, змацаваных у вяршыні. Двухстворкавыя малюскі рэдка сустракаліся да силурийского перыяду (ок. 400 млн. гадоў назад), але пасля падзяліліся на мноства выглядаў, у лік якіх уваходзяць цяперашнія мідыі і грабеньчыкі. У гастроподов, у тым ліку сучасных слімакоў, смаўжоў і трубачоў, ракавінкі закручаныя ў спіраль. Іх геалагічная гісторыя мае шмат агульнага з ходам развіцця іх двухстворкавых суродзічаў.

Яшчэ адна форма ракападобных жывёл - брахиоподы. У адрозненне ад малюскаў, яны ў наш час параўнальна малалікія, аднак у старажытнасці значна пераўзыходзілі малюскаў па колькасці і значэнню, асабліва ў перыяд паміж ордовиком і пермю.

Иглокожие істоты бяруць пачатак у кембрыйскім перыядзе або нават раней. Дзве найважныя групы выкапняў рэштак прадстаўленыя марскімі лілеямі і марскімі вожыкамі. Росквіт марскіх лілей прыйшоўся на палеазойскую эру, бо менавіта тады з іх шкілетаў сфармаваліся магутныя дновыя адкладанні.

Марскія вожыкі дасягнулі шырокай разнастайнасці формаў у эпоху мезазоя, але пік іх развіцця ставіцца да крэйдавага перыяду, распачатаму 144 млн. гадоў назад. Іх сляды часта трапляюцца ў вапняковых пародах, асабліва крэйдавых адкладаннях, сфармаваных у наступным троесным перыядзе.

Загадкавыя істоты

Адна група жывёл - граптолиты - упершыню з'явілася ў ордовике, але цалкам змерла ў каменнавугальным перыядзе. Граптолиты жылі калоніямі, аднак ніхто не ведае, як яны выглядалі. Адзін час навукоўцы адносілі іх да разраду кишечнополостных, але зараз прылічаюць іх да самых прымітыўных хордовым істотам. У групу хордовых уваходзяць і ўсе хрыбетнікі жывёлы.

Першымі сапраўднымі хрыбетнікамі былі рыбы, якія з'явіліся каля 500 млн. гадоў назад. А жывёламі, упершыню якія выйшлі на сушу, дзе ў силурийском перыядзе паспелі абгрунтавацца расліны, сталі земнаводныя, што адбыліся ад рыб у дэвонскім перыядзе. Яшчары з'явіліся ў пачатку каменнавугальнага перыяду.

Заваяванне паветра

Ужо ў каменнавугальным перыядзе з'явіліся і дасягнулі росквіту якія лётаюць казуркі.

Астаткі лятучых яшчараў былі выяўленыя ў пластах трыясавага перыяду (213-248 млн. гадоў назад), а археаптэрыкс, які, па меркаванні навукоўцаў, стаў злучным звяном паміж рэптыліямі і птушкамі, - пародах канца юрскага перыяду, калі на сушы панавалі дыназаўры. Найстаражытная птушка з'явілася каля 135 млн. гадоў назад. Яе скамянелыя рэшткі былі знойдзеныя ў Кітаі ў 1990 г.

Першыя двухногія чалавекападобныя істоты паўсталі каля 4 млн. гадоў назад, аднак развіццё чалавечай расы стала доўгім і павольным працэсам, працякалым апошнія два мільёна гадоў.