Помоги проекту - поделись книгой:
1. Первые живые существа.
2. Естественный отбор и изменение видов
1
Мы не знаем достоверно, как зародилась жизнь на Земле. У биологов на этот счет есть много идей и предположений, но, по общему убеждению, жизнь берет свое начало в теплом, прогреваемом солнцем мелководье, возможно, в заводях и неглубоких заливах вдоль берегов первозданных морей. По всей вероятности, она началась как некая «преджизнь», которая постепенно и неотвратимо приобретала отличительные свойства жизни.
Нигде на Земле в настоящий момент нет тех специфических условий, физических и химических, при которых было бы возможным появление жизни. Вне всяких сомнений, теперь не происходит никакого самозарождения жизни. Если зарождение жизни было естественным, а не сверхъестественным процессом, тогда, несомненно, наступит день, когда ученые смогут повторить и воспроизвести его. И если многие биологи убеждены, что жизнь возникла при соответствующих условиях так же естественно и неизбежно, как вода при нормальном давлении, проходя точку замерзания, превращается в лед, то другие, не менее авторитетные ученые, придерживаются прямо противоположной точки зрения. В данной же работе не место определять, какая из этих точек зрения верна.
Предположение, что жизнь появилась на Земле как естественный и неизбежный химический и физический процесс, без вмешательства какого-либо сверхъестественного фактора, кажется неприемлемой и даже отталкивающей, с религиозной точки зрения. Однако причина этого неприятия, вероятно, заключена не столько в антирелигиозности этой идеи, сколько в неоднозначном понимании того, что же такое жизнь. Для религиозного сознания быть «живым» означает обладать «душой», которой приписываются самые разнообразные нравственные качества, противостоящие «мертвой материи». Но сложно понять, почему существование слизняка, поганки, вши или паразитического на-
роста на стволе дерева каким-то непостижимым образом «выше», чем удивительное сочетание элементов в кристаллической решетке или жемчужине, прожилки в обломке мрамора, игра световых бликов на водной ряби в солнечный день или же волны, которые выдувает ветер на песчаном берегу. Да и зачем творцу Вселенной понадобилось бы разделять мир на почти неодушевленное и еще неодушевленное?
Атмосфера в те дни, когда зарождалась жизнь, была гораздо плотнее.* Солнце почти всегда было скрыто за огромными облачными массами, небеса были темными от частых штормов и ураганов. Мощные вулканические силы поднимали участки суши — голой, лишенной растительности, без почвы. Почти непрерывные вулканические штормовые дожди прокатывались по ней, и бурными потоками в море смывались огромные массы осадков. Они оседали на морском дне и уплотнялись, впоследствии превратившись в сланцы и глины, в песок, который стал песчаником.
Геологи исследовали накопления этих осадков в том виде, в каком они дошли до наших дней — начиная с тех, что остались от наиболее ранних эпох, до самых недавних. Конечно же, древнейшие отложения изменились сильнее всего, подвергаясь разрушению и выветриванию. Теперь в них нет никаких определенных следов жизни, даже если она и была в то время. Вероятно, самые ранние формы жизни были маленькими и «мягкотелыми», не оставив после себя никаких признаков своего существования. Только тогда, когда у некоторых из этих существ появились твердые скелеты и панцири, в геологических породах стали появляться их окаменевшие остатки, и теперь мы можем исследовать эти первичные формы жизни.
В геологической литературе детально описаны подобные окаменелости, которые находят в твердых породах, а также и сам порядок, в котором эти породы слой за слоем располагаются один над другим. Самые древние породы, видимо, складываюсь в те времена, когда еще совсем не было морей, когда Земля была слишком горячей, чтобы могло появиться море. Вода, которая теперь заполняет моря, тогда была паром, смешанным с воздухом в атмосфере. В более высоких слоях атмосферы стояли плотные облака, проливавшиеся горячим дождем, который снова превращался в пар задолго до того, как успевал упасть на раскаленные скалы.
В этой парообразной атмосфере из расплавленной первичной материи застывали первые скальные породы. Эти первые породы, словно корка, затвердевали над огненной жидкой материей так же, как застывает расплавленная лава. Некоторое время спустя первичные породы заново плавились и снова застывали, пока не образовался достаточно толстый скальный слой, который уже оставался постоянно твердым.
После долгого времени водяной пар в атмосфере начал конденсироваться и выпадать прямо на поверхность Земли, стекая по теплым первобытным скалам потоками горячей воды, и скапливаться во впадинах, образуя заводи, озера и первые моря. Потоки, которые стекали со скал, приносили в моря частички породы, образовывавшие осадок. Он постепенно накапливался, слой за слоем, образуя отложения, или, как говорят геологи, страту. Это был первичный осадочный уровень.
Самые ранние осадочные породы опускались во впадины и покрывались другими породами. Их можно наблюдать в различных местах, где они либо не покрыты позднейшей стратой, либо вышли на поверхность после долгого периода, который они провели в толще земных недр, когда отступили породы, покрывавшие их ранее.
Породы, в которых не содержится признаков жизни, называют азойскими (безжизненными) породами. Но в некоторых из этих самых ранних осадочных пород встречается такое вещество, как графит (черный свинец), а также красный и черный оксид железа. Для их возникновения, как считают ученые, необходима деятельность живых существ (хотя пока это не установлено наверняка). По этой причине некоторые геологи предпочитают называть эпоху, когда складывались эти наиболее ранние осадочные породы, археем (древняя эпоха). Они предполагают, что первичные формы жизни имели мягкую структуру, у них не было ни скелетов, ни панцирей, которые сохранились бы в окаменелостях после их гибели, и что именно их химическое воздействие вызвало осаждение графита и оксида железа.
Эти азойские, или архейские, пласты покрывают другие, также очень древние и эрозивные, но в которых уже содержатся признаки жизни. Следы этих древнейших организмов очень просты: это либо остатки простейших растений — водорослей, либо отпечатки, напоминающие след червеобразного существа в морском иле. Этот второй слой отложений получил название протерозойского (протерозой — эпоха начала жизни). Он образует достаточно долгий период в истории мира.*
Выше протерозойских отложений идет третий уровень, в котором можно обнаружить уже значительное количество и разнообразие следов живых организмов. Здесь появляются признаки панцирных рыб, крабов и подобных им ползающих существ, червей, водорослей и так далее, а затем большое разнообразие рыб и первых наземных растений и животных. Эта геологическая эпоха называется палеозоем (древняя жизнь), за время которой жизнь постепенно распространялась и развивалась в морях нашей планеты, а затем вышла на сушу.
В нижнем палеозое наибольшее распространение получили так называемые трилобиты. Они ползали по морскому дну, как большие морские улитки. Настоящими властителями морей того времени были ракоскорпионы (эвриптериды), представители их отдельных видов достигали в длину трех метров. Они представляли собой наивысший уровень развития ранней жизни. Во множестве водились также различные панцирные рыбы и брахиоподы (плеченогие моллюски).
Но не разнообразие форм жизни поражает наше воображение. В те времена не было ничего, что могло бы бегать, летать или хотя бы плавать сравнительно быстро и умело. Если не принимать во внимание размеры некоторых существ, жизнь той поры походила на ту, которую можно наблюдать сейчас под микроскопом в капле воды, взятой из любой летней лужицы,— и была, пожалуй, даже менее разнообразна.
Такой была жизнь морского мелководья в раннем палеозое, продолжавшемся несколько сотен миллионов лет. Суша в тот период, по всей очевидности, была пустынной — мы не находим ни следов, ни признаков наземной жизни. Все живое в те дни проводило свою жизнь, либо большую ее часть, под водой. На протяжении немыслимо долгих веков это и была вся земная жизнь, а до этого времени еще миллионы и миллионы лет наша огненная и безжизненная планета вращалась в пространстве.
Между эпохой образования этих нижнепалеозойских пород, эпохой господства морских скорпионов и трилобитов, и нашим временем — неисчислимые века, которые представлены слоями и напластованиями осадочных пород. Первыми идут слои верхнего палеозоя, а над ними геологи различают еще два значительных уровня. Следом за палеозоем идет мезозой (средняя жизнь),; второй обширный слой отложений, в котором также находят ископаемые остатки. Этот период продолжался около сотни миллионов, более быстрых, чем наши, лет, от которых до нас дошло Удивительное множество окаменелых остатков и костей ископаемых рептилий, о чем вскоре пойдет речь. А над ними находятся геологические отложения, принадлежащие эпохе, называемой кайнозоем (новая жизнь). Это — третий великий том в истории
жизни, том неоконченный. Его последняя страница писалась уже в совершенно недавнее время, буквально «вчера», когда «вчерашние» реки смывали во «вчерашние» моря пыль и песок, под которыми оказались погребены кости, чешуя и тела, ставшие сегодняшними окаменелостями.
Следы и окаменелости в породах, как и сами породы, являются историческим документом. Их можно назвать Летописью Окаменелостей, но не следует забывать, что в этой летописи нет никакого намека на организованность и порядок. Это лишь следы того, что происходило в прошлом. Если мы достаточно разумны, то сумеем прочитать эти следы.
Доступные нам породы не похожи на страницы библиотечной книги, они разорваны, разбросаны, рассеяны в разные стороны, исковерканы, словно небрежно построенный дом после того, как он последовательно пережил бомбардировку, вражеское нашествие, потоп, землетрясение и пожар. И так они пролежали долгие века под ногами у ничего не подозревающих людей. Ископаемые остатки древних животных были известны ионийским грекам в VI в. до н. э., о них спорили в Александрии в III в. до н. э. Эратосфен и другие ученые. Итог этой дискуссии подвел в своей «Географии» Страбон (64 до н. э. — 24 н. э.).*
Об окаменелых остатках неведомых существ знал латинский поэт Овидий, считая, что это были первые неуклюжие попытки творческой силы. На них обращали внимание арабские писатели X в. Леонардо да Винчи, живший совсем недавно, в начале XVI в. (1452—1519), был одним из первых европейцев, кто догадался о подлинном значении окаменелостей. И только в последние полтора столетия человек начал серьезно и последовательно работать над разгадкой этих ранних страниц истории своего мира, так долго находившихся в забвении.
В предыдущем разделе мы не дали четкого определения, что же такое жизнь. Пожалуй, стоит просто перечислить некоторые общие сведения об этом явлении, которое завоевывало себе место в теплых водах и приливном иле раннего палеозоя и которое, возможно, во всей бесконечности космоса можно встретить только на нашей планете.
Представители живой природы в наши дни поразительно отличаются друг от друга, однако все живые существа прошлого и настоящего обладают определенной силой роста, все живые существа нуждаются в питании, все живые существа движутся, когда они растут и питаются, хотя это движение может быть не более чем распространение корней в почве или ветвей в воздухе.
Более того, живые существа размножаются, они дают начало другим подобным существам, либо вырастая и затем разделяясь, либо с помощью спор, семян или яиц, или другими способами размножения. Воспроизводство себе подобных — это тоже одна из неотъемлемых характеристик жизни.
После того как особь какое-то время живет и производит потомство, она стареет и умирает.
Это происходит в силу определенной необходимости. Для жизни существуют такие же природные ограничения, как и для роста, и это относится как к животным, так и к растениям. Однако это не применимо к тем объектам, которые мы называем неживыми. Неживые предметы, например кристаллы, тоже растут, однако у них нет установленных пределов роста или величины, они не могут самостоятельно двигаться, и внутри у них отсутствует обмен веществ. Кристаллы, однажды сформировавшись, могут сохраняться без изменений миллионы лет. У неживых предметов также отсутствует размножение.
Рост, умирание и воспроизводство живых существ приводят к удивительным последствиям. Молодые особи, которых производят на свет живые существа — или сразу, или после некоторых промежуточных стадий и изменений (таких, как превращение гусеницы в бабочку),— становятся похожи на своих родителей. Однако они никогда не повторяют в точности родителей или друг друга, всегда есть небольшие отличия, которые мы называем индивидуальными признаками. Тысяча бабочек может дать в этом году значительное потомство, на следующий год их будет еще больше. Они могут казаться нам в точности такими же, как и их предшественники, но у каждой из них будет свое небольшое отличие.
Нам тяжело заметить индивидуальные отличия у бабочек, поскольку мы обычно не наблюдаем за ними очень уж пристально. Иное дело с людьми. Все мужчины и женщины на свете произошли от мужчин и женщин, живших в 1800 г., но ни один из нас не повторяет в точности кого-либо из этого ушедшего поколения.
То, что справедливо по отношению к людям и бабочкам, справедливо и по отношению к любому другому типу живых существ — как животных, так и растений. В каждом поколении каждого биологического вида проявляются свои индивидуальные особенности. Это не менее справедливо и по отношению ко всем
тем крошечным существам, которыми кишели археозойские и протерозойские моря, и к современному человеку.
Каждый из видов живых существ постоянно умирает и снова возрождается во множестве новых особей.
Рассмотрим, что должно произойти с только что родившимся поколением живых существ какого-либо из видов. Некоторые из особей будут сильнее или определенным образом приспособленное к жизни, чем остальные, которые окажутся слабыми и менее жизнеспособными.
На длительность жизни отдельного организма может оказать влияние любая случайность или выгодное совпадение обстоятельств. Однако в целом более приспособленные особи будут жить, развиваться и производить потомство, обгоняя более слабых. Те, в свою очередь, окажутся менее приспособленными добывать пищу, отбиваться от врагов и выживать в трудных условиях. И так в каждом поколении будет происходить своеобразный отсев, отбор самых слабых и неприспособленных в пользу сильных и приспособленных. Этот процесс называется естественным отбором или выживанием более приспособленных.
Из самого факта, что живые существа растут, питаются и умирают, следует, что все виды, до тех пор, пока условия их существования остаются неизменными, с каждым новым поколением все больше и больше приспосабливаются к этим условиям.
На деле же природные условия никогда не остаются неизменными и все живые существа постоянно оказываются в чем-то неприспособленными. Адаптация к новым условиям всегда бывает в чем-то неполной, а иногда она оказывается слишком неполной. Однако в критическом положении на помощь живым существам приходит способность к резкому проявлению новых признаков, новых особенностей в их строении и функционировании, которая называется мутацией, в том числе возникновению особенностей более значительных, чем обычные индивидуальные различия.
Эти мутации могут затруднять борьбу за выживание, или помогать в этой борьбе, или вообще не влиять на дальнейшую судьбу организма. В первом случае они отбрасываются естественным отбором, во втором — приветствуются и сохраняются, в последнем случае они могут сохраниться внутри вида, не принося ни пользы, ни вреда, как результат непроизвольного искажения.
Сама по себе мутация кажется процессом совершенно случайным, действующим наугад. Она может оказаться своевременным ответом на необходимость, может быть бесцельным и тупиковым вариантом развития или абсурдным отклонением. В последнем случае она создает «монстра», который погибает. В первом же случае такая мутация распространяется на весь вид.
Представим, к примеру, маленькое животное со светло-коричневым мехом, живущее в очень холодной местности, к тому же почти всегда покрытой снегом. Те из особей, у кого окажется самый плотный и самый белый мех, будут меньше всего страдать от холода, наименее заметны для врагов и сами не будут на виду во время охоты. Каждая мутация в этом направлении будет полезной. Мех этих особей будет уплотняться и становиться белее с каждым новым поколением, пока не станет наиболее подходящим для данных условий.
Теперь представим, что климат изменился, в этой местности стало теплее, снег исчез. Белые зверьки станут отчетливо видны большую часть года, а густой мех в новых условиях — только помеха. Теперь в преимущественном положении окажутся те из них, у которых более темная окраска и менее густой мех, а самые белые и пушистые окажутся в затруднительном положении. Каждая благоприятная мутация будет подхватываться и закрепляться в процессе естественного отбора весь этот неблагоприятный период.
Если это изменение климата наступит слишком быстро и не случится никакой благоприятной мутации, особи этого вида могут быть истреблены. Но если мутация окажется полезной и хватит времени, чтобы она могла широко распространиться, эти животные смогут пережить трудное время и адаптироваться, поколение за поколением, к новым условиям. Этот процесс приспособления к меняющимся условиям называется изменчивостью видов.
Вернемся к нашему примеру. Возможно, что эта перемена климата не затронет всей территории, на которой обитает данный вид, скажем, произойдет на одной стороне обширного морского залива или горной гряды, или любой подобной естественной преграды, и не случится на другой. Какое-нибудь теплое океаническое течение наподобие Гольфстрима может изменить направление, неся с собой тепло только на одну сторону такого барьера, оставляя другую по-прежнему холодной. Тогда с холодной стороны у животных одного вида мех будет становиться, по возможности, все более густым и белым, тогда как с другой стороны мех у того же вида животных будет изменяться в сторону более коричневой окраски и меньшей густоты.
Одновременно с этим будут происходить и другие видоизменения, например, появление различий в строении лапы, потому что одним животным — представителям этого вида — придется разгребать лапами снег в поисках пищи, в то время как другие большую часть года будут бегать по голой земле. Скорее всего разница в климате повлечет за собой отличия в питании, что в свою очередь отразится на зубах и пищеварительных органах этих животных. Кроме того, могут измениться вслед за изменением меха потовые и сальные железы, а это повлияет на строение выделительных органов и всего обменного процесса в организме
И так — во всем строении организма. Может наступить момент, когда два отдельных представителя прежде единого вида будут настолько непохожи друг на друга, что их со всей определенностью можно будет отнести к разным видам. И причина этому — накопление индивидуальных и мутационных признаков. Подобное ветвление видов на протяжении нескольких поколений на два вида или более называется разделением видов.
В том юном мире, когда пылающее солнце поднималось и садилось за треть нынешнего дня, когда теплые моря огромными приливами накатывались на песчаные и илистые берега каменистых земель, а воздух был плотным от испарений и облаков, ранняя жизнь неизбежно должна была видоизменяться, и появление новых видов происходило с большой скоростью. Жизнь, вероятно, была такой же быстрой и короткой, как те дни и годы. Новые поколения, отсеваемые естественным отбором, чередовались друг с другом в более высоком темпе, чем в нашу эпоху.
У людей естественный отбор происходит значительно медленнее, чем у любого другого существа. Чтобы вырасти и обзавестись потомством, среднему западноевропейцу требуется двадцать и более лет. В животном мире в большинстве случаев потомство появляется уже через год после рождения и даже менее. Однако у простейших живых организмов, которые появились в первобытных морях, рост и размножение были делом нескольких коротких часов или даже нескольких коротких минут. Соответственно видоизменение и разделение видов также было исключительно быстрым. Жизнь уже успела сложиться во множестве разнообразных форм к тому моменту, когда она смогла оставить первые следы на ископаемых породах.
Летопись окаменелостей, таким образом, не начинается с какой-либо группы тесно связанных форм, от которой произошли все последующие существующие формы живых существ. Она берет свое начало в Море, в котором уже представлены почти все основные деления животного царства. Растения уже в то время были растениями, а животные — животными.
Брахиоподы, которые питались в основном той же пищей, что и современные мидии и устрицы, уже успели обзавестись панцирем; огромные водяные ракоскорпионы ползали среди водорослей; прятались, спасаясь от опасности, в свои раковины трилобиты. В те древние времена прибрежная тина так же кишела инфузориями и другой микроскопической живностью, как и любая нынешняя лужа. В океане, как и сейчас, обитало великое множество крошечных прозрачных, зачастую фосфоресцирующих живых существ.
Но суша за линией приливов по-прежнему оставалась каменистой пустыней без каких-либо признаков жизни.
1. Жизнь и вода: водные растения.
2. Появление наземных животных. 3. Почему жизнь должна постоянно изменяться
1
Повсюду, куда доходила береговая линия, была жизнь, и эта жизнь продолжалась в воде, около воды и с водой — ее домом, ее средой обитания и основополагающей потребностью.
Первичные формы жизни, студенистые и незащищенные, погибали, оказавшись вне воды, как высыхает и погибает медуза, выброшенная волной на пляж. Высыхание в те дни было фатальной угрозой для жизни, от которой поначалу у нее не было защиты. Но в мире дождевых заводей, мелководья и приливов любые отклонения и проявления изменчивости, которые помогали организму продержаться на время отлива или пересыхания водоема и сохранить жидкость в своей структуре, сохранялись и усиливались с течением времени. В те времена в любой момент живые существа рисковали быть выброшенными на берег или оказаться в пересыхающем водоеме. Но, с другой стороны, им приходилось держаться поблизости от берегов и отмелей, потому что им необходим был воздух (конечно, растворенный в воде) и свет.
Без воды ни одно живое существо не может дышать, не может переваривать пишу. Мы говорим, что для дыхания необходим воздух, но в действительности для дыхания всему живому необходим кислород, растворенный в воде. Воздух, которым мы с вами дышим, сначала должен раствориться в жидкости внутри наших легких; также и пища, которую мы съедаем, прежде разжижается, а затем усваивается. Водные животные, которые всегда живут в воде, дышат посредством свободного колебания открытых жабр, которыми они извлекают воздух, растворенный в этой воде.
Но животное, которое в любой момент может оказаться вне воды, должно каким-то образом защитить свое тело и дыхательный орган от пересыхания. Прежде чем морские водоросли смог-
ли выбраться из раннепалеозойских морей на приливную линию побережья, им пришлось создать более плотный внешний покров для сохранения жидкости. Прежде чем предок ракоскорпиона смог выжить, оказавшись на берегу после отлива, ему пришлось приобрести свой защитный панцирь. Трилобиты же обзавелись плотной оболочкой и научились сворачиваться в первую очередь для защиты от пересыхания и уж потом — друг от друга и от врагов. И когда вскоре (как мы заметим, поднимаясь вверх по напластованиям палеозойских отложений) появились рыбы — первые из позвоночных животных, некоторые из них уже успели приспособиться к риску временно оказаться на суше, защитив свои жабры жаберными покрышками и обзаведясь примитивным плавательным пузырем.
В это же время водоросли и другие растения, которые пытались адаптироваться к приливной среде, также подбирались и к области более яркого света. Свет для растений имеет первостепенную важность. Любое изменение в их строении, которое удерживало и направляло бы их к свету вместо того, чтобы во время прилива бесформенным комком катиться обратно в воду, было бы огромным преимуществом. И мы обнаруживаем, что у растений начинают появляться корневая система и волокнистая структура, а затем и древесная кора.
Ранние растения размножались спорами, которые выпускались в воду, разносились водой и могли прорастать только под водой. Они, подобно большинству современных низших растений, были привязаны условиями своего жизненного цикла к водной среде. Но и здесь огромную выгоду принесло появление у спор защитной оболочки, предохранявшей их от пересыхания. Теперь растения могли размножаться в воздушной среде, не рассевая споры непосредственно в воду. Как только эта способность закрепилась у растений, они расстались с мелководьем и начали освоение суши, купаясь в солнечном свете, далеко от морских штормов и волнений.
Основные видовые отличия у высших растений указывают на те стадии, которые они прошли, освобождаясь от необходимости жить в воде. В этом не последнюю роль сыграла появившаяся у растений древесина, а также способ воспроизводства, предотвращающий угрозу высыхания. Низшие растения по-прежнему остаются узниками водной стихии. Низшим мхам приходится жить в сырости, и даже появление спор у папоротников требует на определенной стадии исключительной влажности. Высшим растениям удалось вырваться на свободу; чтобы жить и размножаться, им достаточно того, чтобы почва была лишь немного влажной. Они полностью справились с задачей жить вне воды.
Эта задача в основном решалась на протяжении всей эры протерозоя и в раннем палеозое природным методом проб и ошибок.
Затем, постепенно, но в огромном множестве, новые разновидности растений начали выбираться из моря и распространяться по прибережным низинам, все еще держась болотистых берегов и заливов, а также вдоль течения и в устьях рек.
2
Следом за растениями наступает черед животных осваивать сушу.
Нет ни одного наземного животного на нашей планете, как и ни одного наземного растения, строение которого не было бы изначально строением водного организма, при помощи разделения и изменчивости видов приспособившегося к существованию вне воды. Эта адаптация достигалась различными способами. В случае ракоскорпиона жаберные пластины этого примитивного морского обитателя были скрыты в теле, чтобы защитить дыхательные ткани от быстрого испарения. Жабры ракообразных, таких как краб, которые свободно перемещаются на суше, защищены жаберными покрышками на нижнем панцире или щитке. Предки насекомых обзавелись системой трахеальных каналов, которые проводят воздух по всему телу, прежде чем он полностью растворится. А у позвоночных наземных животных жабры древних рыб были сначала дополнены, а затем замещены похожим на мешок выростом у горла — примитивным легочным плавательным пузырем.
До сегодняшнего дня существуют определенные виды рыб, на примере которых мы можем представить, что же помогло позвоночным наземным животным выбраться из воды. Эти рыбы (например, австралийский илистый прыгун) обитают в тропических регионах, где сезоны дождей чередуются с последующими сезонами засухи. Реки в этот период превращаются в лужицы ссохшейся грязи. Во время сезона дождей эти рыбы плавают и дышат жабрами, как обычные рыбы. Но когда вода из рек испаряется, они зарываются в грязь, их жабры перестают работать, и, пока не вернется вода, они выживают, заглатывая воздух, который попадает прямо в легочный плавательный пузырь. Такая двоякодышащая рыба, оказавшись после пересыхания рек в застойных озерцах с затхлой и бедной кислородом водой, всплывает на поверхность л глотает воздух. Так же поступают и тритоны в прудах.
Эти животные все еще остаются на переходной стадии — на той стадии, когда предки высших животных пытались вырваться из ограничений жизни в водной среде, но не смогли сделать этого в полной мере.
Земноводные (лягушки, тритоны, саламандры и т. д.) могут служить примером последовательности, в которой проходили стадии этого освобождения. Для размножения им по-прежнему необходима вода, их икринки должны быть отложены в теплую прогреваемую солнцем воду, где они могут развиваться. Молодой головастик дышит перистыми выростами-жабрами, которые колышутся в воде. Затем над ними вырастают жаберные покрышки, образуя жаберную камеру. Когда у головастика появляются лапки и втягивается хвост, он начинает пользоваться легкими, а его жабры вырождаются и исчезают. Головастик может постоянно жить в глубине водоема. Взрослая же лягушка способна всю оставшуюся жизнь провести на суше, но задохнется, если держать ее только под водой.
Поднимаясь выше по эволюционной лестнице, мы замечаем, что уже у пресмыкающихся яйцо защищено от испарения плотной скорлупой. Из этого яйца появляется потомство, которое, едва вылупившись, уже дышит легкими. Рептилии, как и семенные растения, полностью освободились от необходимости проводить какую-либо из стадий своего жизненного цикла под водой. Более того, как и земноводное, рептилия погибнет, надолго оказавшись под водой.
Поздние палеозойские отложения в Северном полушарии дают нам достаточно материала, чтобы представить это постепенное распространение жизни на суше. Географически это была эпоха лагун и неглубоких морей, весьма благоприятная для такого вторжения. Вполне возможно, что тогда даже не было глубоких морей, подобно нынешним океанам. Теперь, когда у новых видов растений появилась возможность покорить и воздушную среду, они дали начало исключительному богатству и разнообразию современных форм.
В то время еще не было подлинных цветковых растений, ни трав, ни деревьев, сбрасывающих листву зимой. Первичная «флора» состояла из огромных древовидных папоротников, гигантских хвощей и подобных типов растительности. Стебли этих растений вырастали до огромных размеров. Множество таких стволов в окаменелом виде сохранились до наших дней. Некоторые из этих деревьев достигали в высоту пятидесяти метров. Их стволы, которые росли прямо из воды, были покрыты толстой порослью мягких мхов, зеленой слизью и грибовидными наростами, которые почти не сохранились. Мягкая растительная масса, которой изобиловали первые болотистые леса, со временем образовала основной пласт угольных отложений.
Среди этой буйной примитивной растительности ползали, парили и летали первые насекомые. Это были первые жесткокрылые, зачастую очень большие существа. Каждое из их четырех крыльев доходило до пятнадцати сантиметров в длину. Ши-
роко распространены были стрекозы — у одной такой, найденной в угольных отложениях Бельгии, размах крыльев составлял свыше семидесяти сантиметров! Существовало и множество летающих разновидностей насекомых семейства тараканов.
Во множестве водились также скорпионы и некоторые виды ранних пауков. Прядильные органы у этих пауков отсутствовали или были очень просты, неразвиты, поэтому они или не плели паутину, или плели очень простую. В эту же эпоху появились наземные улитки и сделали первый свой шаг по земле наши непосредственные предки — амфибии (земноводные). Поднимаясь к верхним уровням позднепалеозойской эры, мы обнаруживаем, что процесс адаптации к воздушной среде продвинулся настолько, что среди изобилия разнообразных форм амфибий заняли свое место и подлинные рептилии.
Летопись Окаменелостей похожа на пространную книгу, с которой обращались крайне небрежно. Все ее страницы порваны, истрепаны и скомканы, а многих и вовсе недостает. То последовательное изложение, которое мы в общих чертах представили здесь, складывалось медленно и очень непросто, в ходе длительного изучения, все еще далекого от завершения. Отложения каменноугольного периода, «угольные пласты», дают нам представление о первом значительном распространении жизни на влажных низинных землях.* Затем идут вырванные страницы пермских пород (их можно считать концом палеозойской эры), в которых сохранилось очень мало следов существ, что жили на Земле в ту пору. Лишь после долгого временного промежутка жизнь снова возвращается к изобилию и многообразию своих форм.
Пермские отложения указывают на суровый и опустошительный период в истории нашего мира. Они обозначают этап перехода от палеозойского века рыб и амфибий к мезозойскому веку рептилий.
Не стоит забывать и о том, что климат той эпохи также был подвержен значительным переменам, которые иногда способствовали, а иногда ставили преграды на пути развития жизни. Все виды живых существ постоянно, все более и более тонко, приспосабливаются к изменению жизненных условий, которое не прекращается никогда.
Не существует предела для адаптации, есть только постоянная потребность изменяться и совершенствоваться.
Впрочем, мы можем обнаружить и такие существа низшего порядка, которые с самого начала смогли настолько приспособиться к несложным и распространенным условиям, что избежа-
ли значительного видоизменения, замещения или исчезновения. Например, существует маленькая панцирная рыба лингула, которая приспособилась к неприметной малоподвижной жизни в южных морях. Этот вид рыб просуществовал без заметных изменений на протяжении всего геологического цикла.
С другой стороны, геологи могут представить нам целые собрания ископаемых остатков, в которых можно проследить видоизменения, произошедшие лишь за несколько тысячелетий, связанные с изменениями климата, питания и появлением новых врагов.
Здесь, пожалуй, необходимо сказать несколько слов о том, чем же вызваны эти изменения климатических условий, которые никогда не прекращались на поверхности Земли. Эти перемены не носят регулярный характер, а скорее являются постепенными перепадами от периода потепления к периоду похолодания, и обратно. У читателя не должно сложиться представление, что если наши Солнце и Земля однажды были раскаленными, то климатическая история мира представляет собой простое остывание мира. Безусловно, центр Земли и теперь очень горячий, но мы не ощущаем этот внутренний жар на поверхности. С тех пор как произошло отвердение земной коры, этот внутренний жар проявляется, скажем, в вулканической деятельности или в активности геотермальных источников.
Но даже в архейских и протерозойских отложениях есть следы ледников и другие признаки периодов исключительного похолодания. Подобные волны похолодания периодически проходили повсюду, сменяясь более теплыми условиями. Кроме того, на Земле случались периоды повышенной влажности и повышенной засухи. Они зависят от астрономических и геофизических колебаний исключительной сложности, в которые мы здесь не будем вдаваться.
Соответственно и Летопись Окаменелостей открывает нам, что случались продолжительные периоды распространения и развития жизни, когда она процветала, ширилась и множилась, и суровые времена, когда исчезали и вымирали целые виды, роды и классы живых организмов. Те же, кто уцелел, получали от жизни суровый урок выживания.
Вполне вероятно, что благоприятные и теплые полосы в земной истории были значительно длиннее по отношению к холодным. Наш сегодняшний мир тоже не сразу выбрался из долгой полосы трудных и неблагоприятных условий. А еще через полмиллиона лет мир, возможно, забудет, что такое зима, и даже на полюсах будут расти деревья и зеленеть травы. Пока что мы не можем со всей уверенностью прогнозировать, что ожидает нас в будущем, но наши знания о Вселенной растут, и когда-нибудь человечество сможет составлять планы на тысячелетия вперед, навстречу вызовам грядущих эпох.
1. Жизнь на поверхности Земли.
Поделиться книгой: