скачать книгу бесплатно
И уж совсем запредельно космически выглядят аппендикулярии Appendicularia (или Appendiculariae). По сути своей они являются как бы неотеническими личинками асцидий. Существа эти свободноживущие, но сидят в домике из хитина (вещество, входящее в клеточную стенку грибов и экзоскелет членистоногих), на передней стороне которого есть парные окошечки, затянутые кисеёй из застывшей слизи (сетка быстро засоряется, но это не беда – за минуту-другую аппендикулярия строит новый домик), а сзади – выводное отверстие, реактивной струёй из которого вся конструкция движется. Сама зверюшка внутри домика помахивает длинным хвостом, растущим снизу и спереди, и гонит воду через ловчую сеть, приделанную сзади. В пищеварительной системе, кроме ротовой полости и глотки, предусмотрены желудок и прямая кишка. Как ни странно, у аппендикулярий есть хорда; нервная трубка с мозговым пузырьком личинки превращается в надглоточный ганглий и нервный ствол с ганглиями у взрослой особи; имеется пара жаберных отверстий, но нет атриальной полости; есть сердце, но кровеносная система открытая; органы выделения отсутствуют; почкования нет, но существа гермафродиты, а чтобы всё было совсем уж безумно, личинки разрывают материнскую особь, которая во время «родов» погибает.
Все эти чудеса говорят только об одном: хорда, трубчатая нервная и замкнутая кровеносная системы, подвижность и сообразительность были в кембрии не такими уж очевидно прогрессивными и выигрышными приобретениями. От всего этого можно было запросто отказаться, вернувшись в безмятежность уровня кишечнополостных или даже растворившись в надёжных объятиях собратьев по колонии. Асцидии пошли по пути Обломова, сальпы воплотили идеал «от каждого по способностям, каждому по потребностям». И только самые примитивные и суетные сделали следующий шаг в нашу сторону.
Наконец, мы встречаемся с нашими непосредственными предками – первыми нормальными хордовыми.
В нижнем кембрии Китая обнаружено довольно много кандидатов на звание «проторыб», более продвинутых, чем ланцетник: одно-трёхсантиметровые, сплющенные с боков Cathaymyrus diadexus, C. haikoensis, Zhongxiniscus intermedius и Zhongjianichthys rostratus.
Zhongjianichthys rostratus
Myllokunmingia fengjiaoa
Haikouichthys ercaicunensis
Похожие и очень развитые «проторыбы» – китайские Haikouichthys ercaicunensis и Myllokunmingia fengjiaoa – истинные Великие Предки. Их тело было укреплено нотохордом, окружённым хрящевыми позвоночными элементами, мышцы были подразделены на миомеры, причём в форме шевронов, W-образно, как у ланцетника и рыб, плавниковая складка на спине и хвосте укреплена хрящевыми лучами, на голове имелись жабры с жаберными дугами, большие глаза и даже, вероятно, обонятельные и слуховые капсулы, а в «груди» билось сердце (вряд ли, правда, очень горячее).
В канадском Бёрджесе найдены две подобные «почти рыбы» – Pikaia gracilens и Metaspriggina walcotti. Пикайя более странная: она имела кутикулу, два щупальца спереди и перистые выросты по бокам головного конца, которые похожи на параподии многощетинковых червей, но, скорее всего, были наружными жабрами. Плавниковыми лучами, глазами, сердцем, жаберными дугами и даже межжаберными перегородками она не обладала, миомеры были разделены почти ровными линиями. Даже не факт, что у неё были хорда и нервная трубка, а то, что обычно принимается за таковые, может быть гораздо более мощным «дорзальным органом», возможно, запасающим питательные вещества; тоненькие полосочки под ним, вероятно, всё-таки представляют нервный ствол и нотохорд. Сравнение с более древними, но более продвинутыми китайскими «проторыбами» показывает, что пикайя была специализированной тупиковой версией, альтернативой нашему пути, очевидно, менее удачной.
Metaspriggina walcotti
Метасприггина – следующий Великий Предок – гораздо больше похожа на рыбку, у неё есть не только шевропоподобные W-образные миомеры и большие красивые глазки, но и обонятельный орган, и даже зачаток черепа. Её жаберные дуги раздельны, что даже круче, чем у миксин и миног с их жаберной решёткой, а это – первый шаг в сторону обретения челюстей.
* * *
Чего пока не хватало кембрийским хордовым, так это чешуи и зубов. Всякий готов был обидеть беззащитных бедняжек (китайцы и сейчас любят ланцетников в кулинарном смысле, в том числе за то, что их не надо чистить от чешуи, и кость точно не застрянет в горле, так как ни чешуи, ни костей нет), а они не могли ответить как следует. Но дело начало исправляться.
Что появилось раньше – зубы или чешуя, – вопрос философский, так как у древнейших рыбообразных это было примерно одно и то же. Для обменных процессов нужно много фосфора, кальция и фтора, а элементы эти дефицитные; когда находишь их источник, надо не зевать, а срочно лопать и запасать в себе, потому что завтра такого счастья может и не статься. Соли этих элементов твёрдые, при некотором количестве они образуют гранулы, которые, если находятся в коже, становятся чешуёй для защиты, если во рту – зубами для нападения, если внутри тела – костями для приложения мышечной силы. Такие зубчики называются конодонтами Conodonta. Поскольку остальные части тела были мягкими, то понять, как было устроено целое существо, крайне трудно.
Первые конодонтоподобные зубчики – Protohertzina anabarica – известны из самого конца венда – из немакит-далдынского века Алдана в Якутии; P. unguliformis – из томмотского века начала кембрия; их и им подобные относят к протоконодонтам, они очень уж напоминают длинные узкие «клыки» щетинкочелюстных. В то же время в той же Якутии существовали совершенно другие – короткие, с широким основанием и острым кончиком – Fomitchella infundibuliformis («воронковидная»), в Китае Yunnanodus doleres выглядел как шип акации, окружённый пупырышками, а от Западной Европы и Северной Америки (через Якутию и Монголию) до Южного Китая и Австралии жили Lapworthella, похожие на рифлёные бычьи рога. Во второй половине раннего кембрия Rhombocorniculum из Англии и Якутии имели вид длинных бивней, покрытых ажурной ромбической сеточкой, а Mongolodus rostriformis из Монголии – изогнутого когтя. В среднем кембрии появляются вытянутые конусы параконодонты – Amphigeisina, Protohertzina, Gapparodus – и похожие на акульи зубы и подковы истинные эуконодонты – Westergaardodina, Prooneotodus, Proconodontus и прочие. В последующем их становится всё больше и больше, они всё причудливее и причудливее, так что конодонты служат отличными руководящими ископаемыми всего палеозоя. Парадокс в том, что описаны тысячи вариантов, а кем были владельцы этих «зубов» – неведомо. Предполагается, что большая часть конодонтов – действительно зубы хордовых, но явно не все. Уже упоминалось, что конодонтоносители виваксия и одонтогрифус оказались многощетинковым червём и моллюском, Rhombocorniculum – шипами галлюцигений, а когтеподобные Mongolodus – и правда когтями онихофор.
В начале позднего кембрия появляются настоящие рыбообразные, очевидно, пока бесчелюстные. На что они были похожи, науке пока неизвестно, но в Северной Америке найдены чешуйки, описанные как Anatolepis heintzi. Принадлежность анатолеписа именно к рыбам доказывается гистологически. Замечательно, что этот род протянул до среднего ордовика, в это время он известен со Шпицбергена. Судя по однообразию находок, можно предположить, что анатолепис был истинным Великим Предком всех более поздних рыбообразных. Впрочем, другие рыбьи чешуйки, не получившие никакого названия, обнаружены в позднекембрийских отложениях долины Георгины в западном Квинсленде в Австралии. Они имеют своё гистологическое своеобразие, так что можно догадываться, что разделение рыб на группы началось ещё в среднем кембрии. Впрочем, крайняя немногочисленность видов говорит сама за себя.
* * *
Как положено любому приличному периоду, кембрий завершился мощным вымиранием. Во второй половине кембрия фиксируется замедление видообразования, а в конце исчезло 42 % видов морских организмов, в основном брахиопод, трилобитов и конодонтов. Мы точно не знаем причин этого коллапса. С одной стороны, резкое похолодание – уже достаточный повод вымерзнуть, появление полярных ледников и понижение уровня океана – тоже веская причина помереть, с другой, не меньший вклад могли внести новые хищники, например, головоногие наутилоидеи. Так или иначе, исчезновение множества прежних властителей океана открыло дорогу новым формам. Наступал ордовик.
* * *
В кембрии мы обрели генеральный план строения своего тела: голова с парой глаз и обонятельными рецепторами спереди-снизу, на спинной стороне – нервная трубка с головным мозгом из пяти мозговых пузырей на переднем конце, опорно-двигательный аппарат из сегментированных мышц, поддерживаемый остовом в центре, на брюшной стороне – пищеварительная трубка, передняя часть которой заодно занимается дыханием; довершает картину замкнутая кровеносная система с сердцем. В общем-то, за вычетом ручек и ножек, кембрийские предки – это уже готовые мы.
Альтернативы
«Кембрийский взрыв» предоставил широчайшие возможности жизни. Огромное количество альтернативных линий наперебой занимали все возможные экологические ниши. Донные и планктонные, фильтраторы и хищники, бронированные и мягкие, умные и водоросли – все они стартовали примерно одновременно и имели условно равные шансы. Самые разнообразные черви могли увеличиться, нарастить нервную систему, вооружиться зубами, ускориться плавниками и стать царями природы. Будущее могло быть за ксенузиями и онихофорами, супер тихоходками и аномалокаридами, трилобитами и наутилоидеями. Каждая из этих и многих других групп имела свои плюсы и преимущества. Бурное изобилие челюстей и ног, коготков и зубов, панцирей и стилей жизни, варящееся в горячем кембрийском океане – тот бульон, из которого неизбежно должны были выйти более совершенные существа. Тем печальнее, что многие из подававших большие надежды быстро достигли идеала и остановились в развитии, застыли, сохранив свой кембрийский облик доныне. Как бы выглядели разумные потомки приапулид или ветуликолий? К чему бы они стремились, какие цели перед собой ставили?
Ордовик
485,4–443,8 миллиона лет назад: Мир наоборот
МЕЖДУНАРОДНАЯ И РОССИЙСКАЯ ШКАЛА:
485,4 млн л.н. – ранний ордовик: тремадокский век – 477,7 – флоский век – 470 – средний ордовик: дапинский век – 467,3 – дарривильский век – 458,4 – поздний ордовик: сандбийский век – 453 – катийский век – 445,2 – хирнантский век – 443,8
Ордовик – не очень длинный, но богатый на живых существ период; с другой стороны, какой-то одной, самой впечатляющей и харизматичной, присущей именно ордовику группы как-то не нашлось. На роль таковых могли бы претендовать трилобиты и наутилоидеи, но они существовали и до, и после ордовика. Впрочем, и ордовику есть чем похвастаться.
* * *
География ордовика прямо обратна современной. На Южном полюсе зависла Гондвана, слепленная из Африки, Южной Америки, Австралии и Антарктиды, так что почти строго на полюсе лежали Центральная Африка и Амазония. Вдоль экватора выстроились Северная Америка и кусочки Евразии, так что самыми экваториальными областями оказались Сибирь и полярная Канада с Гренландией. Северная Европа плыла по Южному полушарию на широте нынешней Австралии. На просторах Центральной Азии – Якутии, Тувы, Алтая и монгольской пустыни Гоби – плескалось тёплое тропическое море. Странные времена, странные карты.
Как бы там ни было, материки в очередной раз начали сближаться, а климат, соответственно – резко холодать, так что от кембрийского максимума к концу периода он установился до почти современных значений, лишь на четыре градуса теплее нынешнего. Впрочем, вплоть до середины периода климат был тёплым и влажным, способствовавшим химическому выветриванию и, соответственно, почвообразованию. Впрочем, о наземных экосистемах ордовика мы почти ничего не знаем. Другое дело – моря.
В ордовике произошёл один из самых мощных рывков разнообразия живых организмов за всю историю планеты, число семейств выросло более чем вдвое; при этом большая часть кембрийских форм тоже продолжала успешно существовать. Сопоставимые преобразования случались только в кембрии (но тогда возникли вообще все, с кембрием соревноваться бессмысленно), в юре-меле и кайнозое, но для них у нас намного больше данных.
Из растений в ордовике бурный расцвет переживали красные водоросли Rhodophyta и зелёные ульвофициевые, или сифоновые водоросли Ulvophyceae (или Siphonophyceae), появившиеся ещё как минимум в кембрии. Красные водоросли ордовика, представленные древней группой Solenoporaceae, и сифоновые водоросли часто имеют известковый покров, благодаря чему неплохо сохраняются в ископаемом виде.
Как вы там, потомки?
Сифоновые водоросли уникальны тем, что их тело представляет собой недослившуюся-недоразделившуюся одну гигантскую многоядерную клетку. Особенно показательны Caulerpa и Acetabularia, похожие чаще на поганки с тонюсенькой ножкой, но иногда – на перья или банановые листья. Некоторые виды достигают огромных размеров: многоядерные клетки Acetabularia mediterranea имеют длину 18 см, а Caulerpa prolifera – более 3 м!
Работа над ошибками
Типовой вид Solenopora spongioides, давший название всей группе Solenoporaceae, до крайности похож на губку и изначально – ещё в 1877 году – так и был определён. Ровно через полвека, в 1927 году, на его основе была выделена группа примитивнейших красных водорослей, образцом которых соленопора считалась ещё много десятилетий. Однако в 2004-м колесо палеонтологической сансары сделало свой полный оборот, и соленопора опять была признана губкой. Впрочем, это не отменяет водорослевую природу всех других соленопоровых ордовика и силура.
В начале ордовика появляются кораллы табуляты Tabulata, в начале среднего ордовика они дают великое разнообразие. В отличие от современных кораллов, табуляты так и не стали настоящими рифостроителями. Они жили на сравнительно небольшой глубине, часто в компании с брахиоподами и кольчатыми червями, но редко – с моллюсками, которые предпочитали более глубокие участки. С начала среднего ордовика к табулятам добавились четырёхлучевые кораллы ругозы Rugosa. Эти часто были одиночными, в виде расширяющегося наверх конуса на тонкой ножке, причём очень крупными и тяжёлыми, так что, вырастая, они падали на бок и продолжали жить лёжа; колониальные же, как и родственники табуляты, не строили значимых рифов.
В раннем ордовике расцветают мшанки Bryozoa (они же Ectoprocta) – странная группа животных, альтернативная линия эволюции беспозвоночных.
Как вы там, потомки?
Внешне мшанки выглядят крайне просто – мелкие полипчики со щупальцами, обычно собранные в мохообразные колонии, покрывающие камни на дне. Но у мшанок есть вторичная полость тела и сквозная пищеварительная система, а также нервный ганглий, хотя бы и один, так что они – потомки каких-то гораздо более совершённых животных, чем кишечнополостные. Личинки мшанок крайне разнообразны: билатеральные, некоторые с двойной раковинкой, обычно покрытые ресничками; широко распространено и почкование, и формирование особых покоящихся статобластов для переживания плохих времён. Самое удивительное свойство мшанок – колониальность, причём особи, формирующие колонию, имеют разное строение. Колонии обычно неподвижные, но бывают и ползающие, внешне похожие на голожаберных моллюсков. Кроме стандартных питающих автозооидов с лофофором из щупалец, есть индивиды оеции – выводковые камеры, специальные кенозооиды для прикрепления к субстрату, гонозооиды для полового размножения, защитники – клювастые авикулярии с открывающейся вниз «челюстью» и вибракулярии, трясущие здоровенным шипом. Общий известковый скелет колонии может быть защищён всяческими пупырышками и шипами. И вот это последнее свойство дало мшанкам возможность строить с начала ордовика целые мшанковые рифы, на которых губки и кораллы играли подчинённую роль. Мшанки могли захватить мир! Но, как часто бывает, более примитивные кишечнополостные всё же взяли верх; впрочем, это было уже после ордовика.
Ближайшие родственники мшанок – брахиоподы тоже достигли в ордовике несказанного изобилия, но… оставаясь при этом внешне совершенно невыразительными и однообразными. Восхищаться бесконечными видами, родами и семействами брахиопод может только полный фанатик.
Особое величие обрели головоногие моллюски Nautiloidea. Их главным достижением было совершенствование прямой или слабо изогнутой раковины, внутри перегороженной на камеры, заполненные газом. Такая конструкция позволяла наутилоидеям подниматься и опускаться по вертикали, а потом разгоняться реактивным способом, выбрасывая воду из мантийной полости через сифон. Спереди из раковины высовывалась голова. В Северной Америке найдены следы в виде расположенных полукругом подковок – какой-то подобный моллюск шарил по илистому дну извивающимися короткими щупальцами. Среди наутилоидей предельных размеров достигли Endocerida (или Endoceratoidea): раковины среднеордовикских Endoceras или Cameroceras (эти два рода различимы с трудом) вырастали от 3,5 до 6 м длиной (раньше самые крупные оценивались даже в 9,5 м, но потом цифры были пересмотрены). Это почти рекорд длины для животных не только ордовика, но и вообще палеозоя!
Обычно эндоцериды представляются как крупнейшие хищники своего времени. Но такой образ имеет много проблем. Во-первых, эндоцериды были маломанёвренными, они здорово двигались по прямой, но не могли быстро поворачивать. Во-вторых, несмотря на многочисленность находок, никто никогда не находил их челюстей, тогда как потенциальная добыча – трилобиты – были неплохо защищены панцирями. В-третьих, обкусанных трилобитов удивительно мало, несравнимо с обилием раковин эндоцерид. В-четвёртых, эндоцериды какие-то больно щуплые – при двухметровой длине диаметр раковины достигал всего десятка сантиметров. Наводит на мысли о какой-то специфической специализации и резкое вымирание группы в конце периода. Кроме прочего, распределение находок свидетельствует о том, что взрослые крупные особи держались над большими глубинами. По итогу, эндоцериды получаются не кровожадными хищниками, а поедателями всякой мелкой планктонной мути, болтавшейся в толще воды. Вероятно, они плавали, растопырив щупальца с натянутой на них перепонкой, как это делают многие современные глубоководные осьминоги типа Vampiroteutis infernalis (оцените харизматичное название!), и отцеживали из воды мелких рачков. Случившийся в конце ордовика планктонный кризис подорвал кормовую базу несчастных головоногих – и они исчезли.
Эндоцериды – самая характерная для ордовика группа: они возникли и вымерли в пределах этого периода, в раннем силуре доживали свой век лишь единичные их представители. Впрочем, другие прямораковинные родственники, например Actinocerida (они же Actinoceratoidea), прожили намного дольше – до начала карбона, Bactritida (или Bactritoidea) – до начала позднего триаса, а Orthocerida (иногда вместе с несколькими родственными отрядами выделяемые в свой подкласс Orthoceratoidea) – и вовсе до самого конца триаса.
Как вы там, потомки?
Наутилус Nautilus – далёкий потомок ордовикских наутилоидей, обрётший кругло-спиральную раковину с чудесной полосатой рыже-белой раскраской, живёт в тропической части запада Тихого океана и в наши дни. Это настоящее «живое ископаемое»; наутилус сохранил массу примитивных черт древнейших головоногих: очень примитивные глаза в виде колбы, открывающейся отверстием наружу, без хрусталика, роговицы и стекловидного тела, четыре жабры, четыре почки, четыре сердца, воронка сифона сделана из двух сложенных, но не сросшихся лопастей, щупальца чрезвычайно многочисленны и лишены присосок, есть широкая радула, а чернильной железы нет. Главное приобретение наутилуса по сравнению с палеозойскими предками – мощные роговые челюсти, которыми можно щёлкать креветок.
Не исключено, что древние прямораковинные наутилоидеи тоже были красивыми, по крайней мере раковины Proterovaginoceras belemnitiforme сверху были тёмно-бурыми, а снизу светлыми.
В нижнеордовикских слоях Марокко сохранились отпечатки аномалокарид, достигавших в длину, вероятно, больше метра. По крайней мере, они превосходят более древних канадских родственников, хотя, возможно, уступают некоторым китайским.
Среди настоящих членистоногих продолжали развиваться некоторые экзотические группы. Самая известная позднеордовикская Marrellomorpha — Furca bohemica – чудное существо, похожее не то на мчащуюся морскую звезду с шестью полощущимися на ветру мохнатыми лучами, не то на наскальный рисунок вислорогого снежного человека. Как ни странно, членистых ног, на сохранившихся отпечатках, вообще не видно. Вероятно, они были полностью спрятаны под шестилучевым панцирем или вовсе атрофировались.
Работа над ошибками
Первые отпечатки фурки были приняты за ротовой аппарат трилобита, потом переопределены как личинки иглокожих и лишь намного позже опознаны как полноценные самостоятельные существа.
Ордовикские трилобиты переживали эволюционный успех. Про них написаны отдельные толстые книги, здесь мы скажем лишь о самых выдающихся представителях. Isotelus rex из позднего ордовика Канады – крупнейший трилобит, достигавший длины 72 см; учитывая его крайне коренастую комплекцию и полное отсутствие выступающих шипов, он был самым массивным созданием ордовика! Родственный вид Isotelus brachycephalus был вдвое скромнее, но тоже не карликом – 33 см. Другой позднеордовикский гигант – испанский Uralichas hispanicus tardus – вырастал до 70 см, хотя некоторую часть его длины составлял хвостовой шип. Марокканский Declivolithus alfredi имел почти дисковидную форму за счёт разросшегося в виде широкой пластины головного щита, окружающего всё тело и покрытого множеством ямок. Шестисантиметровый Illaenus умел сворачиваться в идеальный шар благодаря выпуклым началу и концу и укороченной середине. Cyclopyge – мелкий трилобитик, тоже способный превращаться в сферическую консерву, с огромными глазами, занявшими почти всю круглую голову (впрочем, вопреки названию, так и не слившимися в один), бодро плававший в толще воды.
Особенно многочисленны и разнообразны трилобиты ордовика Ленинградской области: Ampyx nasutus, Lonchodomas rostratus, L. volborthi и Glopampyx linnarssoni имели на головном щите три тончайших и длиннющих выроста – один торчащий вперёд из «носа» и два по бокам, закинутые назад намного дальше конца тела; у Hoplolichas plautini колючки короткие, зато их много, как у ехидны; у Hoplolichoides furcifer над спиной тянулись два толстых рога, как у антилопы, у Paraceraurus macrophtalmus были два изогнутых назад дугами рога – отростка головного щита – и два саблевидных рога-хвоста; Boedaspis ensifer впечатляет ещё больше – он во все стороны ощетинился длинными изогнутыми «рогами» – выростами всех сегментов. На последнего похож североамериканский Ceratocephala laciniata. Вся эта красота появилась явно неспроста: защита не возникает на пустом месте. Очевидно, трилобиты очень нравились каким-то хищникам, имевшим прочные челюсти для разгрызания панцирей.
Были и другие способы избавиться от напастей. Asaphus kowalewskii, судя по длинным глазным стебелькам, глубоко закапывались в ил. Как и кембрийские оленусы, нижнеордовикские трилобиты Cloacaspis и позднеордовикские Triarthrus заняли экстремальную, но относительно безопасную нишу передвижных плантаций для симбиотических серобактерий. Правда, периодически из-за падения уровня кислорода они сами вымирали большими массами, но за отсутствие конкурентов и хищников тоже надо платить. Несмотря на примитивность, некоторым трилобитам, видимо, не были чужды зачатки социального поведения, о чём свидетельствуют цепочки забавных марроканских Ampyx priscus с коротеньким тельцем и длиннющими «носами» и шипами. Порой в такие колонны встраивались совершенно непохожие виды, например, Asaphellus jujuanus. Зачем они ходили строем, прикасаясь друг к другу – загадка, есть много версий, из которых основная – миграция.
Ордовикские мечехвосты приобрели довольно странный вид: голова Girardevia musculus была сильно вытянута вперёд, а Chasmataspis laurenci имел нестандартно длинное брюшко.
В дарривильском веке среднего ордовика из мечехвостоподобных тварей выделяется важная группа – ракоскорпионы Eurypterida. Древнейший известный представитель Pentecopterus decorahensis из Айовы уже достигал 1,7 м – близко к абсолютному рекорду членистоногих. Живший несколько позже, но в конце того же века английский Brachyopterus stubblefieldi был длиной всего десяток сантиметров без учёта заднего пятисантиметрового шипа. Различия этих животных не ограничиваются размерами, они относятся к разным семействам, так что истоки группы, очевидно, заметно более древние. В конце ордовика ракоскорпионы становятся ещё разнообразнее; особенно впечатляет семидесятисантиметровый Megalograptus ohioensis с гигантскими шипами на мощных растопыренных передних ходильных конечностях и футуристическим «хвостом».
Enoploura popei
Продолжался, особенно во второй половине периода, расцвет иглокожих Echinodermata: по дну расползлись морские лилии Crinoidea, морские ежи Echinoidea, морские звёзды Asteroidea и офиуры Ophiuroidea, а также странные кракозябры, например, шаровики Cystoidea (например, Echinoencrinites senckenbergii), асимметричные Carpoidea на тонких ножках (Dendrocystoides scoticus; позднеордовикский Enoploura popei даже реконструировался наподобие бронированной рыбки с членистыми усиками и тонким хвостиком), непонятные Edrioasteroidea (они же Thecoidea; например, Cyathocystis plautinae в виде пятигранного кубка), промежуточные между ежами и голотуриями Ophiocistia (или Ophiocistioidea; Volchovia mobilis выглядела как плоская каска с фестончатыми краями, из-под которой на реконструкциях изображают четыре раза по четыре щупальца), а также Somasteroidea (Villebrunaster thorali был похож на раскатанную катком пятилучевую звезду), совмещающие признаки ежей, звёзд и офиур.
Маленькая тонкость
Настоящие специалисты по иглокожим никогда не скажут «морские лилии расползлись», так как морские лилии имеют упрощённую амбулакральную систему и в большинстве ведут прикреплённый образ жизни. Также, ужасно противозаконно говорить «Carpoidea на тонких ножках», ведь, во-первых, в некоторых классификациях Carpoidea разделяются на несколько классов, а во-вторых, стебель – это не ножка и уж тем более не хвостик в анатомическом смысле, спецы-то знают толк в амбулакральных ножках. У ботаников же будет своя точка зрения на то, что такое настоящий стебель. Но, как часто бывает, в обычной речи, вне специальных статей, существуют синонимы и образные выражения; если Вы хотите, чтобы Вас поняли, не надо стесняться говорить по-человечески.
А где же люди? Первые рыбообразные
Многочисленные виды появились и среди полухордовых граптолитов, и среди хордовых конодонтов. В Южной Африке нашёлся уникальный отпечаток щетинистозубого конодонтоносителя Promissum pulchrum, благодаря которому мы знаем, что это существо было похоже на сорокасантиметрового червяка с довольно крупными глазами, по крайней мере, глазные мышцы у него были знатные. Сравнение конодонтов с современными рыбообразными приводит к мысли, что конодонты могли быть более продвинутыми, чем нынешние миксины и миноги. Правда, ответ зависит от того, являются ли «примитивные» черты современных бесчелюстных правда таковыми или же они вторично упрощены из-за полупаразитического образа жизни.
Некоторые конодонты – ордовикские Panderodus и Dapsilodus и силурийские Parapanderodus и Decoriconus – могли быть ядовитыми. По крайней мере, вдоль их длинных и острых зубов тянутся характерные бороздки, удивительно похожие на такие же на зубах современных щетинкочелюстных, по которым течёт яд тетродотоксин, ядовитых рыб-собачек Meiacanthus grammistes (внешне милых жёлто-чёрных полосатых лапочек, но с ужасающими нижними клыками; между прочим, родственников илистых прыгунов), ящериц ядозубов Heloderma suspectum и разнообразных ядовитых змей.
В ордовике набирали обороты бесчелюстные рыбы Agnatha и конкретно панцирные Ostracodermi. Всех их объединяет отсутствие челюстей, парных плавников, а также наличие полноценных зубов и чешуи по всему телу, головного мозга, глаз, боковой линии и хрящевого скелета вместе с хордой. У многих голова была покрыта мощным панцирем. Систематика их спорна и запутана, но в первом приближении всех бесчелюстных можно разделить на парноноздрёвых Diplorhina (или Pteraspidomorpha) и непарноноздрёвых Monorhina (или Cephalaspidomorpha). Среди первых самые известные и богатые группы – Thelodonti и Heterostraci; среди вторых – Osteostraci и Anaspida, а также современные круглоротые миноги и миксины. Под вопросом находятся Galeaspida, причисляемые то к одним, то к другим; были и другие группы спорного положения. В ордовике всё это богатство находилось лишь в проекте.
Маленькая тонкость
Систематика бесчелюстных запутана, существует масса взаимоисключающих вариантов комбинации классов, подклассов и отрядов. Важный альтернативный вышепредставленному делит общий класс Agnatha на пять групп подклассов: первая включает лишь Thelodonti, вторая – Osteostracomorphi (костнощитковые Osteostraci, Galeaspida и Pituriaspida), третья – Anaspidomorphi (бесщитковые Anaspida и миноги Petromyzontida), четвёртая – Heterostracomorphi (разнощитковые Heterostraci, включая примитивных Arandaspida и Astraspida), а также пятая – миксины Myxinoidea, которые в таком случае оказываются не слишком-то близкими родичами миног. Между прочим, настоящие палеонтологи очень остро реагируют, когда бесчелюстных называют «рыбами», ведь с точки зрения систематики это разница бытового и научного языков.
С конца кембрия в ранний и средний ордовик переходят гетеростраки Anatolepis heintzi. Удивительна стабильность этого рода на протяжении десятков миллионов лет. В раннем ордовике Австралии найдена чешуя Porophoraspis crenulata, в Австралии, Боливии, Аргентине и Аравии – почти целые слепки тел Sacabambaspis janvieri длиной аж 25 см, со своеобразным хвостовым плавником. В среднем ордовике австралийский Arandaspis prionotolepis достигал 15 см; в позднем его сменяют американские Astraspis desiderata и A. splendens, Eriptychius americanus и E. orvigi. Всё тело гетеростраков было покрыто множеством мелких чешуек, которые с возрастом могли сливаться в единый спинной щит. Чешуйки сделаны из множества слоёв, совсем как зубы акул: снаружи дентин, а иногда даже эмаль (точно как в наших зубах), внутри – костная ткань аспидин. Пупырышки от отдельных чешуек иногда выглядели очень красиво, неспроста «Astraspis» переводится как «звёздный щит». Все эти рыбки имели круглый или овальный рот, которым отцеживали муть на дне, так что, по сути, представляли собой плавающие на мелководье пылесосы.
Arandaspis prionotolepis
Одними из самых древних и примитивных были раннеордовикские телодонты Palaeodus и Archodus из Ленинградской области, хотя они известны по единичным находкам кожных чешуй; в среднем и позднем ордовике телодонтов становится больше – Sandivia из Коми и Stroinolepis с Северной Земли. Галеаспиды в силуре были немногочисленны: головной щит Singaleaspis закруглённо-вытянутой формой похож на панцирь трилобита с огромной непарной ноздрёй по центру, ведущей в парные носовые мешки. Остеостраки достоверно в ордовике неизвестны, но в Колорадо найдены отдельные чешуйки, которые могли им принадлежать.
Как вы там, потомки?
Современных бесчелюстных, или круглоротых Agnatha (а современные – это только круглоротые Cyclostomata) иногда разделяют на два класса – непарноноздрёвые Cephalaspidomorphi (ониже Petromyzones, или Petromyzontida) с единственным отрядом миноги Petromyzontiformes и миксины Myxini (Myxinoidea, или Hyperotreti) с единственным отрядом миксины Myxiniformes. Тут стоит сделать важное примечание: все современные бесчелюстные – круглоротые, но большинство ископаемых бесчелюстных – не круглоротые. В сравнении со своими палеозойскими родичами, современные бесчелюстные выглядят сильно специализированными. Например, у них совсем нет чешуи, зато хорошо развиты слизистые железы. Миксины способны самозавязываться склизким узлом, каковая способность пригождается в двух ситуациях. Во-первых, на охоте миксина вцепляется зубами в бок добычи, прогоняет узел через себя, упирается им и так отрывает кусок – челюстей-то нет, просто откусить что-либо невозможно. Во-вторых, если кто-то хочет схватить саму миксину, она повторяет тот же выкрутас, только теперь цель – выскользнуть из лап хищника, чему способствует и масса слизи. Отличная рыбачья игра – «удержи миксину»…
Великая гибкость облегчается почти полным отсутствием скелета. Скелет как бы есть, но представлен лишь хрящевым основанием черепа (подставка под мозги, чтоб не свисали вниз и не болтались попусту; сверху же мозги прикрыты только кожей, благо, она плотная и при небольших размерах твари её вполне достаточно для защиты) и сплошной жаберной решёткой, не подразделённой на дуги (благодаря этому в копчёном виде миноги очень хороши – идеальная сосиска, и кость гарантированно в горле не застрянет, так как костей нет; у миксины и решётки нет, но с миксиной из-за её немеряной слизи проблем больше, но, если не лень чистить, то и она хороша). Вдоль нотохорда (сделанного из множества клеток с вакуолями без мышечных волокон) у миноги расположены верхние дуги позвонков, а у некоторых, далеко не всех, миксин – нижние дуги в хвосте. Парных плавников нет, но в непарных спинном и хвостовом есть опорные хрящевые лучи. Примитивна и пищеварительная система – нет ни челюстей, ни желудка, даже печень у взрослых миног отделяется от кишечника и превращается в гормональную железу. Пищеварение в значительной степени внешнее: подлые тварюки, прицепившись к рыбе, выпускают слюни и переваривают ими мясо жертвы, всасывая получившуюся кашицу. Вот что развито здорово, так это зубы – увеличенный портрет миноги или миксины может соревноваться с любым монстром из ужастиков. У миксины зубы есть не только по бокам языка, один торчит посреди нёба; у миноги они окружают воронку рта. Впрочем, зубы круглоротых роговые, не такие, как у нас, возникли независимо.
В кровеносной системе уникально наличие нервных клеток в сердце у миног (при их мизерном обмене веществ так можно, нейроны не перетрутся вялым миокардом) и три дополнительных «сердца» у миксин – в голове, печени и хвосте (мощности обычного сердца, чтобы кровь могла преодолеть обширные расширения-синусы, не хватает). Оригинально и то, что пол миксин меняется с возрастом: молодые – самцы, а с возрастом они становятся самками; так что феминизм у миксин победил; миноги же после размножения погибают, так что все личинки-пескоройки – сиротки.
Убога нервная система: у аксонов нет миелиновых оболочек, хотя, с другой стороны, имеются все пять отделов головного мозга. Полупаразитический и крайне незамысловатый образ жизни гарантировал простоту органов чувств: носовое отверстие едино, полукружных каналов у миноги только два, а у миксины и вовсе один (выходит, они живут в двухмерном и одномерном мирах?..). Зрение крайне упрощено, глаза находятся под кожей и почти ничего не видят. Правда, в компенсацию у миног есть третий глаз на макушке, а у миксин – и вовсе фоторецепторы вокруг клоаки. Казалось бы, чего там разглядывать? Впрочем, а чего разглядывать, вгрызшись в чужое тело? Миксины не любят смотреть кровавые ужастики, а вот отслеживать подкрадывающуюся к беззащитному заду опасность весьма актуально.
* * *
В ордовике жизнь уверенно полезла на сушу. В конце среднего ордовика, в дарривильском веке, по ветру Саудовской Аравии летали некие микроспоры, стало быть, наземные растения уже существовали. В самом начале позднего ордовика, в сандбийском веке Омана, росли некие наземные растения, кусочки которых сохранили споры, очень похожие на споры мхов-печёночников Marchantiophyta.
Как вы там, потомки?
Мхи занимают среди растений такое же положение, как и обитающие на них тихоходки и примитивные беспозвоночные – среди животных (одноклеточные водоросли в таком случае будут аналогом простейших, а многоклеточные – губок с кишечнополостными). С одной стороны, они вроде бы уже полноценно многоклеточные и даже имеют какую-никакую анатомию. С другой стороны, они крайне примитивны, водорослевое прошлое очевидно сквозит в их строении и особенно в жизненном цикле. С одной стороны, мхи вроде бы и наземные, с другой – полностью зависят от воды, с третьей – крайне засухоустойчивы. Когда они выходили на сушу, суша была гольной пустыней. Растений вне воды не было, корней не было, почвы не было, дожди и ветры бесконечно перемывали и перевевали песок и камни, берега водоёмов были крайне непостоянны – то всё сносило паводком в воду, то волнами намывало обратно. Не было тени, кроме как под скалами; не было питательных веществ. Первым обитателям суши, привыкшим жить в воде, надо было резко переквалифицироваться в жителей пустыни. И мхи сделали это. Потому-то и поныне они могут высыхать до состояния едва ли не пыли, но мгновенно зеленеть при появлении малейшей влаги. Найдите жарким летним днём большой сухой камень, покрытый высохшим мхом; полежите, вспотемши, на этом камне минуток пять – десять. Когда встанете – на камне останется ваш зелёный силуэт из ожившего мха. Потому-то мхи неистребимы и могут расти хоть в тропиках, хоть в тундре, на камнях и в болоте, там, где все другие растения пасуют. Круче мхов только лишайники – смесь водорослей и грибов, потому что те, вероятно, вышли на сушу ещё раньше.
Жизненный цикл мхов, хотя и чуть более продвинутый, нежели у водорослей, но принципиально такой же. Зелёное растение, которое мы видим по всем углам – это гаметофит, его клетки гаплоидны, то есть имеют лишь один набор хромосом; переводя на наш жизненный цикл, фактически, это многолетний многоклеточный сперматозоид-яйцеклетка. На нём в гаметангиях и образуются, собственно, сперматозоиды и яйцеклетки, причём путём митоза. После слиянияоплодотворения получается новое поколение спорофит, клетки которого диплоидны, то есть содержат двойной набор хромосом. Это аналог нас взрослых, только вот у мхов он не самостоятельный, а выглядит как коробочка на палочке и паразитирует на родительском гаметофите. В коробочке мейозом образуются споры, высыпаются, разлетаются и без всякого слияния прорастают в новый гаплоидный гаметофит.
Расчёты времени генетического расхождения основных линий растений показывают, что мхи вполне могли появиться и в конце кембрия, а сосудистые растения – в конце ордовика. Есть тому и палеонтологические свидетельства. Для среднего ордовика Чехии описаны наземные плауноподобные растения Boiophyton pragense и Krejciella putzkeri; хотя относительно первого из них есть сомнения, что это отпечатки граптолита, второе точно не граптолит. Растения Musciphyton и Hepaticaephyton из ордовика Польши, выделенные в группу Propsilophyta, могли быть либо уже наземными, либо прямыми предками наземных. Наилучшим образом обоснована не только наземность, но и появление сосудистой системы для растения Volkhoviella primitiva из конца среднего ордовика Ленинградской области. На отпечатках, найденных на берегу Волхова, видны ксилема, флоэма и кора, так что волховиелла весьма достоверно относится уже к риниофитам Rhyniophyta. Веточки волховиеллы достигали 20 см и изредка раздваивались. Судя по сопровождающей фауне, они могли расти на мелководье или пляже; тут же по грязи ползали пучеглазые трилобиты Xenasaphus devexus, десятки панцирей которых так и остались лежать в высохших лужах.
Как минимум в середине ордовика Пенсильвании уже существовали сухопутные почвы с наземными зелёными водорослями и даже более продвинутыми растениями без корней, изборождённые норками Scoyenia beerboweri – каких-то дождевых червей или членистоногих, возможно – многоножек. В среднем и позднем ордовике Ленинградской области и Норвегии найдены подобные ходы в иле, получившие много названий, из которых самые сухопутные Conichnus conicus. Споры сухопутных растений найдены в отложениях верхнего ордовика и нижнего силура Ирана, Омана, Ливии и Турции.
Возможность для освоения суши создавалась поколениями прибрежных водорослей, грибов и лишайников, своими телами устилавших питательную дорогу сосудистым растениям. Стимулом же для эволюции, как обычно, были климатические пертурбации.
Жизнь потихоньку менялась. И всё было бы просто отлично, но климат портился, пришла пора гондванской гляциоэры, тянувшейся отныне и вплоть до конца перми. Иногда похолодание границы ордовика и силура для простоты называют позднеордовикским-раннесилурийским ледниковым периодом, но, как обычно, в реальности всё интереснее.
В ордовике заметно сократился вулканизм, отчего снизилось и выделение углекислого газа; одновременно эрозия поднимающихся Аппалач изолировала этот же газ, так что его общий уровень в атмосфере заметно упал. Как обычно бывает в таких ситуациях, парниковый эффект ослаб, что привело к остыванию планеты. С другой стороны, снижение концентрации углекислого газа отрицательно сказалось на интенсивности фотосинтеза и, стало быть, продуктивности экосистем. Не исключено, что свою лепту в похолодание привнесла и бомбардировка планеты осколками крупного астероида 466 млн. л.н., следы чего обнаружены на севере Европы.
Работа над ошибками
Впрочем, всё не так просто: из-за уменьшения массы воды в океане давление на океаническую кору снижалось, и та поднималась; ледники же намерзали на континентальную кору, отчего та погружалась. В итоге колебания уровня моря были не так велики, как получится, если просто вычесть из океана замороженные кубометры.
Катийский век и катийская гляциоэпоха начались как минимум из трёх оледенений 453 млн л. н. Ледники покрыли Центральную Африку и Бразилию, вся тропическая фауна вымерла, в частности сильно пострадали морские лилии. Кроме охлаждения океанских вод, следствием, как обычно, был уход массы воды в ледники, отчего уровень океана падал.
Так или иначе, шельфы мелели, вода становилась более солёной.
445 млн л. н. с началом хирнантского века стартовала и хирнантская гляциоэпоха, включающая минимум пять оледенений, доходивших до 30° северной широты (сейчас это широта Калифорнии, Флориды, дельты Нила и юга Японии). Впрочем, главные континенты в то время лежали на юге; ледники покрыли всю Африку с Аравией и большую часть Южной Америки. По некоторым подсчётам, уровень моря упал от 100 до 240 м. Следствием стало хирнантское вымирание из двух эпизодов. Особенно пострадали тепло-мелководные шельфовые фауны, вымерли 28 % семейств морских животных, в том числе многие наутилоидеи, большинство граптолитов, рифообразующих организмов и трилобитов. Для последних это было самое мощное вымирание за всю историю группы. В Северной Америке, несмотря на то, что она лежала на экваторе, родов трилобитов стало меньше в три раза; полностью исчезли мелкие трилобиты, способные плавать в толще воды. На 75–80 % вымерли конодонты, на 70 % – кораллы, в том числе табуляты, втрое сократилось число видов акритарх. Общие потери в конце ордовика составили 60–85 % видов. Конечно, в эволюции нет худа без добра: на смену мерзлявым тропическим формам заступили холодолюбивые, типа вездесущих трилобитов Mucronaspis и брахиопод Hirnantia, которых уже ничего не брало.
Конечно, не всем хватает нормальных причин вымирания, некоторые не могут представить себе глобальных событий без бадабума. Согласно вымыслам любителей голливудских спецэффектов, дело было в гамма-лучевом ударе по Земле из-за взрыва гиперновой звезды, отчего озоновый слой истончился вдвое, а ужасная радиация выкосила жизнь на мелководье. Версия впечатляющая, слов нет, только вот вымирание было не одномоментным, а растянулось на десять миллионов лет.
Спустя каких-то 3–5 миллионов лет после вымирания начался новый рост разнообразия, но это уже был ранний лландовери, уже силур…
* * *
Ордовик – суровая рабочая эпоха, в которую не было изобретено чего-то принципиально нового, но были доведены до ума достижения кембрия. Наши предки окончательно закрепили чешую и зубы, головной мозг и глаза, сердце и хрящевой скелет, идея потерять эти свойства, как сделали ранее оболочники, уже не казалась такой уж классной. Во всё более ухудшающихся условиях эволюция набирала устойчивость. В то же время лишайники и мхи начали подготавливать почву – в самом буквальном смысле – для выхода наших предков на сушу. Этот неспешный процесс длился и весь следующий период, но начало было положено именно в ордовике.
Альтернативы
Трудно сказать, кто был главным антагонистом наших рыбообразных предков – трилобиты, аномалокариды или наутилоидеи. Но развитие чешуи и даже монолитной брони говорит само за себя. Тут наших пращуров ждала эволюционная западня: они рисковали превратиться в полный аналог беспозвоночных с внешним панцирем – экзоскелетом. Хорда и зачаточные хрящевые череп и позвоночник не так уж нужны, когда тело запаковано в твёрдую коробочку; у миксин скелет, в общем-то, пропал и без всяких коробочек. Панцирные бесчелюстные рыбы могли окончательно уйти в специализацию бронированных донных глотателей грязи. При таком образе жизни не нужны плавники и сложная нервная система, а тяжесть экзоскелета не дала бы им вырасти больше трети метра. Ещё чуть-чуть – и наш путь прервался бы, толком не начавшись; так бы до скончания времён деградировавшие рыбы и дрались с трилобитами за самый вкусный ил. Показательно, что чуть позже ровно в ту же ловушку попались ещё одни панцирные рыбы, только теперь уже челюстные.
С другой стороны, неплохие шансы были у других существ. Наутилоидеи – шустрые, очень крупные – могли бы окончательно захватить планету. Многочисленные ловкие щупальца – то, что надо для возникновения трудовой деятельности. Ещё рывок – и в морях возникла бы цивилизация головоногих. Наутилоидеям не повезло; видимо, внешняя раковина ставила слишком много ограничений и обеспечивала слишком хорошую защиту (неспроста большинство современных головоногих от неё отказались), крупные размеры тоже гарантировали безопасность, а стало быть – не было потребности преодолевать сложности и прокачивать интеллект. Другая проблема головоногих – необщительность; впрочем, индивидуализм был присущ и палеозойским хордовым, эта беда точно преодолима. Судя по современным осьминогам, запросто могла возникнуть и забота о потомстве, хотя до воспитания даже у самых продвинутых видов так и не дошло. Кроме прочего, развитие мозга у головоногих шло другим путём, чем у нас. Главной причиной увеличения головных ганглиев было усложнение зрения; по сути, мозг головоногих – это приложение к глазам, в отличие от нашей ситуации, когда глаза – приложение к мозгу (который у нас – приложение к носу). В общем-то, почему бы не развивать мышление на основе зрительного анализатора, тогда появились бы у разумных наутилусов гениальные художники, но именно наутилоидеи в этом отношении были весьма несовершенны. Как уже говорилось, они и до сих пор обходятся без роговицы и хрусталика, тем более что ведут ночной образ жизни, да ещё могут опускаться в тёмные глубины на сотни метров, что уж говорить о палеозойских плавающих рожках из-под мороженого.
Силур
443,8–419,2 миллиона лет назад: Весна палеозоя и подготовка к суше
МЕЖДУНАРОДНАЯ И РОССИЙСКАЯ ШКАЛА:
443,8 млн л.н. – ранний силур: лландоверийская эпоха: рудданский век – 440,8 – аэронский век – 438,5 – теличский век – 433,4 – венлокская эпоха: шейнвудский век – 430,5 – гомерский век – 427,4 – поздний силур: лудловская эпоха: горстийский век – 425,6 – лудфордский век – 423 – пржидольская эпоха – 419,2
