Примерно 530 миллионов лет назад, в начале кембрийскойэпохи, на Земле произошло уникальное событие — внезапно,быстро и почти одновременно возникло множество новых биологическихформ, ставших предшественниками важнейших типов современных организмоввплоть до человека. Многим биологам до сих пор труднопримириться с мыслью о реальности этого кембрийского взрыва.В одном из стандартных учебников биологиидля американских университетов можно, например, и сейчаспрочесть утверждение, что „формы, жившие в тот (кембрийский)период, наверняка должны были произойти от предков, существовавшихпо крайней мере за сотни миллионов,а то и миллиарды лет до того“. Но в том-то и загадкакембрийского взрыва, что никакие переходные, промежуточные формыне соединяли появившиеся тогда новые типы организмовс бактериями и простейшими водорослями, которые населялиземные океаны до них. И это отсутствие привычного „мостика“ставит перед биологами труднейшую задачу — объяснить, какимобразом мог произойти такой загадочный эволюционный скачок.
Кембрийская эпоха была уникальной поворотной точкойв истории эволюции. Это означает, что и причины, вызвавшиеэтот неповторимый биологический взрыв, тоже должны были бытьуникальными. Но что это за причины? Одна или много?Какого рода — чисто биологического? А может, физико-химического или геологического? Или того, и другого, и третьего вместе?
А был ли «взрыв»?
Необычайное внимание недавно привлекла статья профессораКалифорнийского технологического института Киршвинка и егосотрудников Риппердана и Эванса, в которой выдвигалосьсенсационное утверждение, будто около полумиллиарда лет назад нашапланета претерпела подлинный кувырок в космическом пространстве.По данным авторов, в ходе этого катаклизма наша планетаповернулась на целых 90 градусов относительно своей оси,в результате чего основные материки Земли сменили свое прежнееместоположение — у полюсов — на нынешнее.
Разумеется, научные и научно-популярные журналымира тотчас оповестили своих читателей о новой сенсационнойгипотезе. Но что удивительно — все сообщения о ней шлипод заголовками типа: „Поворачивающаяся Земля объясняет кембрийскуюзагадку“, или „Кувырок планеты — причины кембрийскоговзрыва“. Действительно, в завершение своей статьи авторы напрямуюсвязывали результаты своих исследований с тем великим эволюционнымскачком, который произошёл на Земле те же полмиллиарда леттому назад. Они писали, что обнаруженный ими древний планетарныйкатаклизм вполне мог стать исходным толчком, повлекшим за собойэтот загадочный скачок.
Напомню и другую публикацию, посвященную кембрийскому„биологическому Биг Бэнгу“: статью трёх других американских учёных,на этот раз биологов — Валентина, Яблонского и Эрвина.И хотя статья была названа строго научно: „Происхождение телеснойпланировки многоклеточных организмов“, подзаголовок не оставлялсомнений в том, что и эта работа имеет прямое отношениек кембрийской загадке. „Недавно обнаруженные окаменелостии новое понимание процесса развития организма, — писалиавторы, — открывают неожиданные возможности для объяснениязагадки взрывообразного возникновения новых видов в началекембрийской эпохи“.
Какие же причины порождают эти непрестанно возобновляющиесяпопытки объяснения заурядного, казалось бы, эволюционного скачка,каким представляется кембрийский взрыв непосвящённому человеку? Ведьистория эволюции знает и другие, не менее катастрофическиеи не менее загадочные события — например, поголовноеи почти одновременное исчезновение динозавров, произошедшее65 миллионов лет тому назад, или так называемая ВеликаяСмерть („Пермская катастрофа“, как её ещё называют) -массовое и стремительное вымирание живых организмов в земныхокеанах в пермскую эпоху, 245 миллионов лет назад, когда „разом“погибли около 95 процентов всей тогдашней морской фауны. Почемуони не привлекают такого напряжённого и непрестанноговнимания? Почему именно кембрийский взрыв вызывает самые острыеи незатихающие споры вот уже свыше ста пятидесяти лет, почтис самого момента его открытия?
Ответ состоит в том, что среди всех многочисленных загадокбиологического прошлого Земли кембрийский взрыв занимает особое место.В отличие от всех прочих катастроф, неизменно связанныхс вымиранием тех или иных живых видов, этот взрыв привёлк стремительному появлению множества новых биологических форм.
Это рождение новых форм было совершенно внезапным. Нет никакихсвидетельств, будто ему предшествовало длительное накоплениепостепенных изменений и усложнений.
Далее, это непонятное появление новых форм не растянулосьна всю кембрийскую эпоху или хотя бы значительнуюеё часть, а произошло почти одновременно, в течение каких-нибудь трёх-пятимиллионов лет. В геологических масштабах времени это совершенноничтожный срок — он составляет всего одну тысячнуюот общей длительности эволюции, что и заставляет назвать этотэволюционный скачок „биологическим взрывом“. Последствия этого взрываимели уникальное значение для эволюции жизни на нашейпланете — они разделили историю этой эволюции на две неравныечасти. Если до-кембрийская эпоха была временем единоличного господства одноклеточных организмов, то после-кембрийскаястала эпохой многоклеточных форм. В ходе кембрийского взрывавпервые в истории эволюции возникли многоклеточные организмысовременного типа, сложились все основные характеристики тех телесных„планов“, по которым эти организмы строятся до сих пор,были заложены предпосылки будущего выхода этих организмов из морейна сушу и завоевания ими всей поверхности Земли.
Вот как это выглядело, исходя из нынешних научныхпредставлений. Земля, согласно современным оценкам, образовалась околочетырёх с половиной миллиардов лет тому назад. Первыеодноклеточные организмы в её океанах появились около трёхс половиной — четырёх миллиардов лет назад. Иными словами,жизнь на Земле возникла почти сразу же после того, каквозникли необходимые для этого условия — охлаждение планеты,образование земной коры и океанов. Тем не менее, сделав этотпервый, самый важный шаг, эволюция почему-тозатормозилась на целых три миллиарда лет. Перед нею какбудто бы стоял некий невидимый барьер, которого она не моглапреодолеть. Всё это время она ограничивалась лишь изменениеми совершенствованием уже существующих видов -микроскопических бактерий и простейших водорослей.
А затем за кратчайшее время, напомню — за три-пять миллионов лет, возникает „новая жизнь“: прообраз и предтеча современной.
Так что же случилось тогда — 530–540 миллионов лет назад?
Уникальность и загадочность особенностей Кембрийскоговзрыва — вот что привлекает к нему неослабное вниманиебиологов на протяжении последних ста пятидесяти лет.
Сложность проблемы состоит, однако, не только в этойзагадочности кембрийского „биологического Биг Бэнга“ и причин, егопородивших. Не менее важным толчком к острыми непрекращающимся спорам вокруг него служит тот факт, чтопроблема Кембрийского взрыва имеет ещё и прямое отношениек дарвиновской теории эволюции. Точнее говоря, попростуей противоречит. Первым, кто это осознал, был сам Дарвин.Он же был первым, кто предложил возможный выход из этогопротиворечия. Однако предложенная Дарвином гипотезане удовлетворила многих его последователей,и в результате биологи-эволюционистыразделились на два враждующих лагеря, спор между которыми длитсявот уже полтора столетия. Попробуем разобраться в этом споре.
Первооткрывателем Кембрийского взрыва был Роберт Мэрчисон -английский аристократ, который под влиянием своей честолюбивой женырешил заняться наукой. Изучая окаменелости древних эпох, обнаруженныев соответствующих отложениях, он обнаружил, что слои этихотложений разделены резкой границей. Ниже этой границы они крайне бедныбиологическими останками и демонстрируют повсеместноераспространение одних лишь простейших одноклеточных организмов -бактерий и водорослей, а затем, начиная с кембрийскойэпохи, около 550 миллионов лет назад, внезапно обзаводятся невиданнымбогатством новых биологических форм. Будучи человеком верующими разделяя убеждение великого Линнея, что „существует ровностолько видов, сколько их первоначально сотворил Создатель“,Мэрчисон расценил открытое им явление как прямое свидетельствовмешательства Божьей руки в развитие жизни. Понятно, что такоекреационистское (от слова creation — сотворение) объяснение было несовместимо с представлением о естественной эволюции биологических форм.
Мэрчисон опубликовал результаты своих исследований в тридцатыегоды прошлого века. Несколько десятилетий спустя вышла в светзнаменитая работа Дарвина „Происхождение видов“, в которой впервыепоследовательно излагалась и подробно аргументировалась теорияразвития жизни на Земле, основанная на представленияхо наследуемых изменениях и естественном отборе. Разумеется,Дарвин не принимал креационизма. Но он сразу жеусмотрел, что Кембрийский взрыв является камнем преткновениядля его теории в другом — не менее важном -аспекте.
Дело в том, что, по Дарвину, эволюция должна былапроисходить постепенно, плавно и непрерывно, то есть, каксегодня говорят, градуально. В своей книге он весьманедвусмысленно писал: „Естественный отбор ежедневно и ежечасноподвергает строжайшему придирчивому обследованию все происходящиев мире изменения, даже самые малейшие, отвергая то, чтоплохо, сохраняя и улучшая то, что хорошо…Мы не замечаем этих медленных измененийв их постепенном становлении и замечаем их лишьтогда, когда ход времени отмеряет огромные промежутки целыхисторических эпох“.
Понятно, что дарвиновский градуализм был несовместим с наличиемстоль резкого, кратковременного и стремительного явления, какКембрийский взрыв. Градуализм покоится на убеждении, прекрасносформулированном знаменитым популяризатором дарвинизмаТ.Х. Хаксли: „Природа не терпит скачков“. Противоречиес данными Мэрчисона настолько волновало Дарвина, чтов предисловии к последнему изданию своей книгион специально отметил „В настоящее время это явление (Кембрийский взрыв. — Р.Н.)остаётся необъяснимым, и оно поистине может быть рассматриваемокак убедительный аргумент против взглядов, развиваемых в даннойкниге“.
Как уже сказано, Дарвин попытался найти выход из возникшейситуации. Возможно, предположил он, Кембрийский взрыв,на самом деле, не был настоящим „взрывом“; возможно,в действительности ему предшествовал длительный периодпостепенного накопления эволюционных изменений и становления новыхбиологических форм; но Мэрчисон попросту не сумел обнаружитьэти предшествующие, промежуточные формы. Это объяснение позволялосохранить тот непрерывный и плавный характер эволюции, которыйДарвин постулировал на основе собранных им эмпирическихданных и который был в его глазах стержневой особенностьювсего эволюционного процесса.
Некоторые биологи-эволюционисты не согласились с дарвиновским толкованием кембрийской загадки. (Уже Хакслив своем письме Дарвину накануне публикации „Происхождения видов“предупреждал: „Вы напрасно взвалили на себя совершенноненужную трудность, приняв, что природа не терпит скачков“.)Эти дарвинисты вообще не могли принять дарвиновского градуализма.Он казался им не столько выведенным из эмпирическихфактов (ведь противоречил же он фактам Мэрчисона!), сколько привнесённым в биологию извне.
Не так давно известный современный биолог и популяризатордарвинизма Стивен Дж. Гулд предположил в этой связи, что своюнерушимую веру в градуализм Дарвин заимствовал у своегопредшественника, знаменитого основателя современной геологии ЧарльзаЛайелля, который был его близким коллегой и личным наставником (Дарвин делал свои первые научные шаги именно в геологии). Для самого же Лайелля, утверждает Гулд, градуализм был чем-то большим,чем просто эмпирическим научным принципом. Он представлялся емунеобходимой основой подлинно научного понимания и подхода.По мнению Лайелля, утверждение, будто отдельные этапы развитиямогут быть разделены резкими, катастрофическими скачками, подспудновозрождает веру в сверхъестественные чудеса и в Божьевмешательство в историю, иными словами — возвращаетчеловеческую мысль к донаучным, религиозным временам. (Тот жеГулд замечает, что это решительное неприятие скачков, катастрофи революций отчасти было также отражением общего духавикторианской эпохи с её верой в плавный, постепенныйи безостановочный прогресс.)
Напомним, однако, что уже во времена Лайелля и Дарвинасуществовала и другая точка зрения, которую наиболее энергичноразвивал французский натуралист Жорж Кювье и которая сегодняименуется „катастрофизмом“. Согласно этой концепции, геологическая (и, как следствие, биологическая)история Земли развёртывалась далеко не плавно, а, напротив,изобиловала скачками и разрывами катастрофического характера,которые, впрочем, не имели ничего общегосо сверхъестественными чудесами или Божьим вмешательством,а поддаются вполне естественному, рациональному объяснению.Кембрийский взрыв прекрасно вписывался в эту концепцию,и именно это обстоятельство побудило многих эволюционистовоспорить гипотезу Дарвина, признать реальность кембрийского скачкаи перейти на позиции „катастрофизма“.
Так случилось, что кембрийская загадка с самого начала разделила дарвинистов-эволюционистов на два противостоящих лагеря, по-разномупонимающих ход биологической эволюции. По одну сторону водоразделаоказались убеждённые „градуалисты“, по другую — столь жеубеждённые „катастрофисты“. (Третий лагерь,противостоящий и „градуалистам“, и „катастрофистам“в своём полном отрицании эволюции вообще, составляют современные „креационисты“).
Сторонники дарвиновского градуализма предлагают различные возможныеобъяснения отсутствию докембрийских промежуточных форм. Одниутверждают, что предшествующие кембрию биологические формыне сохранились потому, что не имели скелетаили наружного панциря и были мягкими, желевидными (что, кстати, в основном соответствует истине). Другие объясняют отсутствие переходных форм в до-кембрийских отложениях чисто физическими причинами, утверждая, что до-кембрийские породы подверглись такому сильному нагреву и давлению, что в них не сохранились никакие биологические останки (что не вполне соответствует истине). Третьи выдвигают предположение, что до-кембрийская жизньразвивалась в озёрах, а кембрийский взрыв — попростуследствие бурной и быстрой миграции уже сформировавшихсяв этих озёрах биологических форм в моря и океаны (эта гипотеза получила своеобразное развитие в упомянутой выше работе Киршвинка и сотрудников). Все эти гипотезы объединяет стремление показать, что переход от до-кембрийских форм к после-кембрийскимбыл плавным и непрерывным, только следы его по темили иным причинам пока не найдены или вообщене сохранились.
И действительно, не так давно исследователям удалосьобнаружить первые виды многоклеточных организмов, непосредственнопредшествовавших кембрийским. Они были найдены в отложениях вблизиавстралийского поселка Эдиакара и потому получили название„эдиакарских“. Почти до самого последнего времени,до восьмидесятых годов, эдиакарские организмы трактовалисьв духе дарвиновского градуализма — как промежуточное звенов истории постепенного усложнения, или эволюции биологическихформ от до-кембрийских к после-кембрийским.
Но около пятнадцати лет назад более тщательное изучение этихостанков показало, что, на самом деле, они не имеют связис современными биологическими формами. Возможно, они вообщепредставляли собой некую особую, тупиковую ветвь биологическойэволюции, которая не дала никакого продолжения. Некоторые биологиполагают, что эта ветвь жизни была уничтожена в ходе какой-токатастрофы, предшествовавшей Кембрийскому взрыву. В ходедальнейшего рассказа нам ещё придется вернуться к таинственнойэдиакарской фауне.
Разумеется, невозможно исключить, что надежды Дарвина и прочих„градуалистов“ ещё оправдаются и со временем будут найдены какие-тодругие отложения с таким же, как на шельфе Бэрджессаили в Китае, богатством биологических форм, но толькоотложения эти будут до-кембрийские, а формы -промежуточные, предшествующие кембрийским. В этом случаедарвиновская теория эволюции сохранится вместе со всемеё градуализмом, постепенностью и плавностью развития.Но пока ничего подобного не обнаружено, и на этомосновании биологи-„катастрофисты“ всё энергичнее настаивают на необходимости пересмотра дарвиновской теории. По их убеждению, Кембрийский взрыв (а также другие аналогичные скачкообразные явления, вроде быстрой гибели всех динозавров или упоминавшейся выше „Пермской катастрофы“)диктует неизбежность такого расширения теории эволюции, котороедопускало бы не только плавное, но и „взрывное“изменение биологического разнообразия, не только постепенность,но также „скачки“ и „катастрофы“ в развитиибиологического мира. Особенную остроту этот затянувшийся спор обрёлс начала 1970-х годов, когда уже упоминавшийсяСтивен Гулд и его коллега, палеонтолог Ник Элдридж предложилирадикальный вариант такого расширения дарвинизма — так называемуютеорию „пунктирного равновесия“.
Мы ещё вернемся к этому новейшему развитию эволюционнойтеории и спорам вокруг него, но прежде следует, пожалуй,закончить наш прерванный рассказ о том, какими же причинамиобъясняют сегодня Кембрийский взрыв те, кто считает егоэволюционной реальностью, какие физико-химическиеили биологические гипотезы выдвигаются сегодня для объяснениякембрийской загадки. Ведь за последние десятилетия таких гипотезбыло предложено немало, и упомянутые в начале статьи недавниеработы Киршвинка и Валентина — только последниепо времени в этом длинном ряду. Каждая из этихгипотез — своего рода „машина времени на логическом топливе“,позволяющая заглянуть в далёкое прошлое Земли. Используем жеэто фантастическое средство передвижения и отправимсяв следующей статье в кембрийскую эпоху -к последним галлюцигениям и первым трилобитам.
Кувырок планеты
Материковые плиты Австралии и Америки, находившиеся преждев районе полюсов, совершили поворот и перемещениек экватору за какие-нибудь 15 миллионов лет — срок в геологических масштабах ничтожный. То был настоящий „кувырок“ всей планеты.
Загадка „биологического Биг-Бэнга“ — внезапногои одновременного появления всех современных биологических типовв кембрийскую эпоху — продолжает интриговать многихисследователей. Две из новейших гипотез — „кислородная“и „земного кувырка“ — объясняют этот скачок эволюции резкимизменением физико-химических условий на всейпланете. В противоположность этому биологи выдвигают иныепредположения, связывающие кембрийский взрыв с резкимиэкологическими или генетическими сдвигами.
Среди гипотез, предложенных для объяснения кембрийской загадки,наиболее серьёзной до последнего времени считалась так называемаякислородная. Она основана на предположении, что кембрийский взрывбыл вызван предшествовавшим ему резким изменением химического составаземной атмосферы и океанов.
Физико-химические условия влияют на темпбиологической эволюции — это известно давно. Многие биологиубеждены, что необычайно медленное изменение биологических формна протяжении первых трёх миллиардов лет их существованиябыло обусловлено недостатком свободного кислорода.
В первичной атмосфере Земли кислорода не было вообще,потому что он сразу же вступил в реакцию с другимиэлементами и остался связанным в земной толщеи атмосфере в виде окислов. Но с появлением первыходноклеточных водорослей — примерно через полмиллиарда -миллиард лет после образования Земли — начался процессфотосинтеза, при котором углекислота (поглощённая водорослями из воздуха)и вода при содействии солнечного света превращалисьв свободный кислород и органические вещества. Однакои тут кислороду „не повезло“ — его жадно захватывалорастворённое в океанской воде железо. Возникавшиев результате окислы железа медленно оседали на океанское дно,выбывая из химического кругооборота, мир, как выразился одиниз геохимиков, непрерывно ржавел, а свободного кислородав нём не прибавлялось.
В отсутствие свободного кислорода организмы вынуждены былиоставаться анаэробными. Это означало, что переработка продуктовв них, обмен веществ, или метаболизм происходили без участиякислорода — медленно и неэффективно. Именно это, как считаютбиологи, тормозило эволюцию первых организмов. Положение несколькоизменилось только с того момента, когда растворённоев океанах железо насытилось кислородом и концентрация этогогаза в атмосфере, благодаря всё тому же фотосинтезу, сталанаконец постепенно возрастать. Это сделало возможным появление первыхаэробных организмов. Они всё ещё были одноклеточными,но их метаболизм шёл куда эффективнее, и поэтому онибыстрее размножались и плотнее заселяли океаны. Так прошлипервые 3,5 миллиарда лет, к концу которых содержаниекислорода в атмосфере достигло, как считается, около одногопроцента. В этот момент эволюция сделала следующий важныйшаг — появились первые многоклеточные организмы. А затем, ещёчерез полмиллиарда лет, наступил кембрийский взрыв и разом положилначало всему сложному разнообразию современной жизни.
Можно сказать, что история биологической эволюции была -в определённом смысле — историей кислорода. Такне был ли и кембрийский „скачок эволюции“ следствиемскачкообразного возрастания свободного кислорода в атмосфере?
Именно такое предположение высказали в 1965 году дваамериканских физика, Беркнер и Маршалл. Они рассуждали следующимобразом. Сложные многоклеточные организмы нуждаются в большомколичестве кислорода, причём сразу в двух его видах — во-первых, в виде свободного кислорода, необходимого для дыхания (то есть для метаболизма) и построения коллагена, этого важнейшего элемента телесной структуры, и во-вторых,в виде озонового слоя, необходимого для защитыот вредоносного солнечного ультрафиолета. Поскольку такиеорганизмы до кембрийской эпохи не появлялись, значит,их появление было задержано отсутствием необходимой концентрациикислорода в атмосфере. На этом основании можно допустить, чтоименно в кембрийскую эпоху такие количества впервые появились. Этоуникальное событие — преодоление „кислородного рубежа“,скачкообразное повышение уровня кислорода в атмосфередо нынешнего 21 процента — было, по Беркнеруи Маршаллу, основной причиной кембрийского взрыва.
Поначалу эта „кислородная гипотеза“ не имела достаточного подтверждения. Но буквально в последние годы (1994 — 1996)положение резко изменилось. Причиной тому было открытие американскогоисследователя Кнолля. Изучая соотношение двух изотопов углерода, С-12 и С-13,в породах докембрийских и кембрийских времён, Кнолль получилнеопровержимые свидетельства того, что в самом начале кембрийскойэпохи это соотношение резко изменилось — изотопа С-12 „разом“стало меньше, чем раньше. А такой „углеродный скачок“ должен былобязательно сопровождаться соответствующим „кислородным скачком“, чтокак раз и соответствует предположению Беркнера — Маршалла.
После работ Кнолля наличие „кислородного скачка“ в кембрийскийпериод признаётся большинством учёных. Но остаётся неясным: чтомогло быть причиной того „невозвращения“ С-12 в окружающую среду, которое привело к этому „кислородному скачку“?
Иная гипотеза была предложена американским геологом Муром в 1993 году. По Муру, причиной убыли С-12 былирезкие тектонические сдвиги, типа перемещения материков, произошедшиев самый канун кембрийской эпохи. Такие сдвиги, говорит Мур, моглипривести к раздроблению океанов на менее крупныеи к тому же замкнутые водоёмы — моря и озёра,а это должно было уменьшить интенсивность циркуляции воды.В результате органические останки водорослей вместес их углеродом оставались на морском днеи не поднимались к поверхности, гдеих могли бы разлагать бактерии. Тем самым углерод выходилиз кругооборота, позволяя синтезированному водорослями кислородубыстро накапливаться в атмосфере.
„Тектоническая гипотеза“ Мура тоже поначалу не имелафактического подтверждения. Но три года спустя она получиласовершенно неожиданное, даже можно сказать — сенсационноеразвитие. В середине минувшего года научная, а затеми массовая печать внезапно заполнилась заголовками типа: „КувырокЗемли объясняет загадку кембрийского взрыва!“ Самое удивительное, чтопресловутый „кувырок“ (или „кульбит“, как его ещё называли) не был каким-то журналистским преувеличением. Как следовало из текстов, речь шла о вполне серьёзной (хотя и радикальной)научной гипотезе, объяснявшей кембрийскую загадку именно теми„тектоническими сдвигами“, о которых мы только что говорили,только гораздо более грандиозного масштаба — чем-то вроде единовременного сдвига всей земной коры. Поистине „кувырок“!
Его работы позволили построить наглядную картину геологическихизменений, происходивших на Земле в начале кембрийскойэпохи — 550 — 500 миллионов лет тому назад. Картина этаоказалась весьма неожиданной и поистине сенсационной. Вот как,по Киршвинку, развёртывались тогдашние геологические события.
Незадолго до начала кембрийской эпохи завершился расколдревнейшего суперконтинента, состоявшего из большинствасовременных материков (палеогеологи дали этому суперконтиненту имя Родиния).Почти сразу же вслед за этим разделившиеся материковые массыначали перегруппировываться, объединяясь в новыйсуперконтинент — Гондвана. На последних стадиях образованияГондваны возник резкий дисбаланс в распределении континентальныхмасс относительно земной оси. Земной „волчок“ потерял устойчивость.Вращающееся тело наиболее устойчиво, когда образующие его массысосредоточены на экваторе (что даёт ему максимальный момент инерции)или распределены относительно него более или менееравномерно, между тем Гондвана располагалась слишком близкок полюсу.
Восстановление устойчивости Земли потребовало быстрогоперераспределения континентальных масс. Поэтому вся твёрдая оболочкапланеты стала соскальзывать по мантии как единое целое, покане сместилась на девяносто градусов относительно осивращения. Как показывают данные Киршвинка, материковые плиты Австралиии Америки, находившиеся прежде в районе полюсов, совершилиэтот поворот и перемещение к экватору за какие-нибудь пятнадцать миллионов лет — срок в геологических масштабах ничтожный (три десятитысячных общего возраста Земли).То был настоящий „кувырок“ всей планеты. Его результатом былото, что ось её вращения, сохраняя прежнее направлениев пространстве, повернулась теперь на 90 градусовотносительно твёрдой оболочки. Вращение земного волчка снова сталоустойчивым.
Согласно палеомагнитным данным Киршвинка, собранным в скалах Америки и Австралии, обе эти материковые плиты (составляющие в сумме почти две трети всей земной коры)совершили своё перемещение относительно земной оси практическиодновременно, между 534 и 518 миллионами лет тому назад. Такиеграндиозные геологические события — крайняя редкость.Во всяком случае, за последние двести миллионов лет,с конца пермской эпохи, они наверняка не происходилини разу. Киршвинк, однако, не исключает, что нечто подобноеописанному им геологическому катаклизму могло повторитьсяв промежутке между кембрийской и пермской эпохами.
Как ни непривычна нарисованная Киршвинком картина, она весьмасолидно обоснована данными автора, а кроме того, сразу жеполучила ряд независимых подтверждений, так что геологи в целомвыразили готовность её принять. Но эта картина заинтересовалаи биологов. Как уже было сказано в самом начале,по мнению авторов, именно этот „кувырок“ планеты мог быть основнойпричиной кембрийского биологического взрыва. „Быстрое перемещениематериков, — говорит один из соавторов КиршвинкаРиппердан, — не могло не привести к закрытию однихи образованию других водных бассейнов — этих единственныхтогда ареалов жизни, к изменению тогдашних океанских течений,к резким переменам климата и к другим, столь жекатастрофическим явлениям. Все эти катастрофы должны были дать толчокк повышению новых форм жизни, приспособленных к изменившимсяусловиям. Но именно такое быстрое возникновение новых форми было характерно для „кембрийского взрыва“.
По мнению самого Киршвинка, быстрые изменения акватории океана,вызванные соскальзыванием материков, должны были привестик довольно частым и резким сменам океанских течений. „Каждоетакое изменение имело глобальный характер, — говорит он. -Оно разрушало сложившиеся региональные экосистемы на более мелкиеареалы. В этих мелких ареалах новые формы жизни имели большешансов на выживание, чем в больших регионах. Наши данныеговорят, что такие изменения течений происходили тогда чуть лине каждый миллион лет или около того. За миллион летэволюция успевала отобрать самое лучшее из уцелевшегоот последнего цикла и создать новые региональные системы.Но затем этот процесс начинался снова, и так полтора-двадесятка раз за время всего катаклизма. Это наилучшие условиядля возникновения большого биологического разнообразия, тем болеечто всё это происходило вскоре после появления тех генов, которыеуправляют главными этапами эмбрионального развития многоклеточныхорганизмов“.
Обратим внимание на последнюю фразу. На первыйвзгляд — взгляд непосвящённого человека — она звучит довольнозагадочно: что это за „гены, управляющие главными этапамиэмбрионального развития“, и какое отношение они имеютк кембрийскому взрыву? Были, однако, люди, которые услышалив этой фразе долгожданное признание тех радикальных биологическихидей, которые они выдвигали в течение последних двух лет, надеясьпривлечь к ним внимание научного мира. И не простопризнание, но и вполне прозрачный намёк на возможностьсочетания этих идей со столь же радикальными геологическимиидеями „планетарного кульбита“ в рамках новой физико-биологической теории кембрийского взрыва.
Рассказу об этих биологических объяснениях кембрийской загадки мы и посвятим заключительную часть нашего очерка.
Первой из „чисто биологических“ гипотез, выдвинутыхдля объяснения кембрийского взрыва, была „гипотеза жнеца“,сформулированная в 1973 году американцем Стивеном Стенли. Стенлиисходил из хорошо известного в экологии „принципапрореживания“. Было замечено, что внедрение в искусственный прудхищной рыбёшки ведёт к быстрому увеличению разнообразиязоопланктона в этом пруду. И напротив, достаточно удалитьиз скопления разнообразных водорослей питающихся ими морских ежей,как это разнообразие начинает уменьшаться. Иными словами,„прореживание“ экологической ниши „жнецом-хищником“, питающимся её обитателями, необходимо для поддержания или расширения её биологического разнообразия.
На первый взгляд, это противоречит здравому смыслу.Представляется, что такой „жнец“, истребляя население ниши, будетуменьшать число населяющих её видов, а некоторые, самыемалочисленные, и вообще сведёт на нет. Но, как видим,действительность опровергает это интуитивное рассуждение. И вотпочему. Во всякой нише, населённой так называемыми первичнымипроизводителями (то есть организмами, получающими свою пищу напрямую — из фотосинтеза, а не посредством поедания других),один или несколько видов неизбежно становятся„монополистами“ — они захватывают всё жизненное пространствои питательные вещества ниши и не дают развиваться другимвидам. Появившийся в этих условиях „жнец“ будет скорее всегопитаться этими господствующими видами (хотя бы потому, что они способны обеспечить его наибольшим количеством пищи)и, стало быть, будет в первую очередь уменьшать именноих биомассу. Но благодаря этому он расчистит частьжизненного пространства и тем самым освободит место новым видам.А это приведёт к увеличению биологического разнообразия всейниши. Тот же принцип, как видно из приведённых выше примеров,действует и в других экологических системах. Стенли жеприменил „принцип прореживания“ для объяснения загадкикембрийского взрыва.
Легко видеть, что этот взрыв вполне укладывается в даннуюсхему. В предкембрийскую эпоху земные океаны почти монопольнозаселяли одноклеточные бактерии и водоросли нескольких немногихвидов. Целые миллиардолетия их никто не „прореживал“,и потому они не имели возможности быстро эволюционировать.Если бы в такой среде внезапно появился какой-нибудьодноклеточный растительноядный „хищник“, он обязательно долженбыл бы — по „принципу прореживания“ — вызватьбыстрое появление новых видов. Это, в свою очередь, должно былопривести к появлению новых, более специализированных „жнецов“,расчищающих место для следующих новых видов, так что разнообразиебиологических форм начало бы нарастать как снежный ком -а это и есть ситуация кембрийского взрыва.
Таким образом, по Стенли, „триггером“ кембрийского взрыва былослучайное появление некого „хищника“ в среде простейшиходноклеточных организмов предкембрийской эпохи. А тот факт, чтоэтот взрыв имел характер резкого скачка, не представляет собойникакой особой загадки. Точно такой же характер имеет развитиемногих биологических систем в условиях наличия достаточносвободного жизненного пространства и достаточно обильногоколичества пищи. Если, например, высадить небольшую колонию бактерийна питательную среду в лабораторной чашке Петри, она будетразмножаться по тому же закону „снежной лавины“, и этоскачкообразное размножение прекратится лишь с заполнением всегодоступного пространства и исчерпанием питательных веществ.Кембрийские океаны и были такой природной „чашкой Петри“для новых биологических видов. Когда же они заполнили собоюэти океаны, условия для скачка исчезли и более никогда ужене повторялись, чем и объясняется, по Стенли,уникальность кембрийского взрыва.
Совершенно иное биологическое объяснение кембрийского взрывапредложили в 1994 — 1997 годах американские биологи Валентин,Эрвин и Яблонский. По их мнению, этот взрыв произошёлв силу того, что у некоторых примитивных предкембрийскихорганизмов в результате случайных генетических изменений появиласьспособность резко расширить спектр возможных телесных структур.Действительно, одной из важнейших особенностей кембрийскогоэволюционного скачка.было как раз такое вот внезапное появлениемножества биологических форм с совершенно новыми телеснымипризнаками. Некоторые из этих новых организмов обрели чётковыраженные головы и хвосты, у других отчётливо выделилисьсегменты и брюшко, у третьих возникли конечности, ещё какие-то оделись в панцири, некоторые обзавелись усиками-антеннамиили жабрами — и так далее. В общей сложностиисследователи насчитывают целых 37 новых телесных планов,возникших — и притом почти одновременно -в ту эпоху бурной эволюционной активности. И всеосновные принципы телесной архитектуры современных организмовзародились именно тогда.
При чем тут, однако, гены? На мысль о связи этого„архитектурного скачка“ с генами авторов новой гипотезы натолкнулипоследние достижения так называемой биологии развития. Уже ранее былоизвестно, что в ходе зародышевого развития любого многоклеточногоорганизма его клетки проходят специализацию — из однихполучаются, например, ноги, из других, скажем, мускулы, жабрыили глаза. Было известно также, что команды на специализациюклеткам дают те или иные гены. Но в последние годы былоустановлено: для того, чтобы развитие шло по определённомуплану — например, глаз не вырос там, где должна бытьнога, — необходимо, чтобы эти гены „включались“в определённой последовательности, один за другим,в нужное время, и управляют таким планомерным включениемособые, так называемые регулировочные гены. Наиболее изученнойих разновидностью являются гены группы „hox“. Они были впервые открыты при изучении дрозофил.
Было установлено, что гены этой группы регулируют процесс закладкисамых основных и самых общих принципов телесной структурыорганизма. Восемь генов этой группы, имеющихся у дрозофил,расположены в одной из хромосом друг за другом,последовательно. Так же последовательно они и работают:первый по счёту ген даёт команду на построение головы, второйприказывает строить следующий сегмент тела вдоль его оси и такдалее, до хвоста. Когда исследователи искусственно менялипоследовательность этих генов, они получали мушек, у которых,например, ноги росли из головы.
Гены группы hox изучены также у лягушек. Это изучениепоказало, что, хотя лягушки и дрозофилы располагаются на двухразных ветвях эволюционного дерева (эти ветви различаются способом образования рта у эмбриона), шесть из их генов hoxпоразительно сходны. Например, один из них в дрозофилеотличается от своего аналога в лягушке только „знаком“:у дрозофилы он регулирует появление брюшка,а у лягушки — спинки. Если пересадить егоот дрозофилы лягушке, то ход развития совершенноне нарушится, только лягушачьи спинка и брюшко поменяютсяместами. Видимо, это различие возникло в результате мутации.Подсчитав, сколько таких мутационных различий накопилось в сходныхгенах hox за время раздельного существования мухи лягушек, и зная среднее количество мутаций, происходящихза каждую сотню лет, исследователи определили, как давно жил общийпредок лягушек и дрозофил. Это время оказалось настораживающеблизко к времени кембрийского взрыва — порядка 565миллионов лет.
Как мы уже сказали, у дрозофилы всего восемь hoxгенов, у млекопитающих, например, их целых 38.Но обнаружилось, что все эти 38 генов являются лишь слегкаизменёнными дубликатами восьми первичных. Что же касается самихэтих восьми первичных генов, то они оказались весьма сходнымиу всех современных типов организмов — от млекопитающихдо насекомых. Как и в случае лягушки и дрозофилы,это сходство позволило вычислить, когда именно впервые появились этивосемь исходных hox генов, определивших (и до сих пор определяющих) самые общие принципы телесного строения всех современных организмов (конкретные различия в этом строении и форме их тел — скажем, между Мэрилин Монро и мушкой-дрозофилой — порождены различием в регулировочных генах других групп, появившихся позже, в ходе последующей эволюции).
Эти расчёты привели к тем же результатам, чтои сравнение этих генов у лягушек и дрозофил. Оказалось,что первичные гены группы hox, сходные у всех современныхорганизмов, восходят к общим предкам этих организмов, возникшимпримерно 565 миллионов лет тому назад, то есть в эпоху,непосредственно предшествовавшую кембрийскому эволюционному взрыву. Какмы уже знаем, те планы строения тела, которые сохранилисьпо сей день в виде самых общих принципов телесной архитектурысовременных организмов, возникли в кембрийскую эпоху.А теперь мы видим, что регулировочные гены, ответственныеза такие общие планы, появились незадолго до этого. Вполнеестественно предположить, что именно появление первой полной группыгенов hox (состоявшей из восьми первичных генов) сыграло роль триггера того уникального взрыва форм, который мы называем кембрийским взрывом.
Поначалу Валентин и его соавторы утверждали, что историяразвивалась следующим образом: до поры до временисуществовали только простейшие организмы, у которых вся группа hox исчерпывалась одним-единственнымгеном, в предкембрийскую эпоху возникли первые многоклеточные,у которых число этих генов постепенно возросло до пяти-шести (у плоских червей),а в кембрийскую эпоху это число скачком увеличилосьдо восьми, и именно этого оказалось достаточнодля возникновения поразительного разнообразия форм.
Более поздний вариант их теории выглядит намного сложнее.Теперь они считают, что появление всего необходимого наборарегулировочных генов произошло уже в докембрийскую эпоху, 565миллионов лет назад. Но при всей биологической фундаментальностиэтого события оно, тем не менее, было всего лишь необходимым,но недостаточным условием кембрийского взрыва. Вполне возможно,что даже при наличии одного из тех генов, его первыйобладатель, какой-нибудь плоский червь, обладал не глазом, а всего лишь „потенцией глаза“ — чем-то вроде светочувствительного пятна на голове.
Организмы — не механические игрушки, которые достаточнотолкнуть, чтобы получить автоматический ответ, скорее всегопотребовалось сложное сочетание различных условий, чтобы возможностьстала действительностью и произошёл скачок эволюции, подобныйкембрийскому взрыву.
Иными словами, в кембрийскую эпоху должно было произойти что-то дополнительное,сыгравшее роль „триггера“ для запуска этих генов в работу,то есть для создания множества разнообразных форми типов, столь характерное для того времени. Валентини его коллеги не уточняют, что могло быть таким„дополнительным триггером“. Они только пишут, что „предположенияварьируются от резкого роста атмосферного кислорода вышенекоторого критического уровня до экологической „гонкивооружений“, в которой эволюционное взаимодействие хищникови жертв могло породить целый спектр различных новых видов“.
В этих словах легко распознать намеки на „кислородную гипотезу“ Беркнера — Маршалла и „гипотезу хищника-жнеца“Стенли. С другой стороны, создатель „гипотезы земного кувырка“Киршвинк считает, что и его объяснение кембрийского взрываодновременным сползанием всех земных материков тоже может сочетатьсяс теорией „скачка регулировочных генов“, предложенной Валентином,Яблонским и Эрвином. Поэтому, подводя итоги, можно сказать, чтоновейшие теории кембрийского взрыва имеют тенденцию объединятьв себе несколько разных гипотез и тем самым объяснять этоуникальное и загадочное явление не одной какой-либо причиной, а взаимодействием нескольких различных факторов, как физико-химического, так и биологического характера.
На этом мы могли бы подвести черту под рассказомо загадках кембрийского взрыва и попытках их объяснения.Но в нашем перечне этих загадок осталась ещё одна нерешённаяпроблема.
Как мы уже говорили, кембрийский эволюционный скачок составляетпринципиальную трудность для „ортодоксальной“ теории Дарвина,в которой эволюция считается обязательно „плавной“и „непрерывной“. Чтобы обойти эту трудность, одни биологи вообщеотрицают реальность кембрийского взрыва, а другие предлагаютвнести довольно радикальные изменения в „ортодоксальныйдарвинизм“. В самые последние годы каждая из сторон выдвинулановые доводы в свою пользу, и это резко обострило спор вокругоснов дарвинизма. Спор этот определённо заслуживает отдельного рассказа.
«Знание – смла»
Кембрий или Кембрийский период — первый период эры и фанерозойского эона. Продолжался, начиная с 541 миллиона лет назад и заканчивая 485 миллионами лет назад, то есть на протяжении 56 миллионов лет. Чтобы не запутаться в эонах, эрах и периодах, используйте в качестве визуальной подсказки геохронологическую шкалу, которая находится .
Считается, что именно кембрий разделил всю историю Земли на «до и после». Вся история Земли до кембрия называется , история во время и после кембрийского периода называется . Учёные разделили историю таким образом потому, что в кембрии произошло необычное явление, которое известно как «». Данное явление заключается в том, что именно с этого периода археологи стали находить невероятно огромное количество останков доисторических животных. Некоторое время вообще считалось, что жизни до кембрия не существовало или существовало крайне мало (только в виде простейших бактерий), и только в кембрийском периоде, за относительно короткий промежуток времени, появилось великое многообразие животных. Это породило немало мифов, которые, что уж скрывать, ходят до сих пор. Кембрийским взрывом объясняют некоторые религиозные представления, а также различные мистификации или даже заселение Земли инопланетным разумом. Однако все эти мифы и мистификации не оправдывают себя с научной точки зрения, так как дальнейшие исследования вполне легко их разрушили и представили главную причину такого необычного явления.
Причины кембрийского взрыва
При дальнейших исследованиях оказалось, что кембрийский взрыв является не загадочным явлением порождения огромного многообразия жизни на Земле, что показывают большие скопления останков доисторических животных данного периода, а банальное появление у животных скелетной и костной системы. По этой причине кембрийский взрыв также называют «скелетной революцией» и «взрывом скелетной фауны». Дальнейшие раскопки и исследования показали, что жизнь в виде червей, полипов, медуз и других беспозвоночных животных в большом количестве существовала на протяжении многих миллионов лет до кембрия. Однако из-за того факта, что у этих животных не было твёрдых элементов тела, после гибели они практически полностью исчезали, не оставляя о себе никаких упоминаний. Исключения составляют лишь редкие отпечатки и вкрапления.
В кембрийском периоде у животных появились твёрдые элементы (минерализованные ткани) — скелет, кости, панцирь, раковины и так далее. Минерализованная ткань хорошо сохраняется на протяжении практически неограниченного количества времени, поэтому археологи стали находить останки животных в виде одних лишь скелетов. Отпечатков бескостных организмов и мягких тканей костных животных в кембрии также мало, как и в предыдущие периоды.
Взрыв скелетной фауны или биоты в кембрийском периоде создал совершенно новый мир на планете Земля. Твёрдые элементы предоставили животным абсолютно новые, уникальные возможности. Такие животные стали гораздо крепче, обладали большей выживаемостью, большей возможностью защиты и успешнее охотились. По этой причине, в ближайшие десятки миллионов лет именно организмы с костной системой вытеснили со своей ниши бескостные организмы и стали полноправными хозяевами планеты. При этом можно увидеть необычайно богатую эволюцию кембрия, когда развивающиеся организмы, которые осваивали всё новые и новые ниши, получили множество видов и разновидностей.
Основная жизнь в кембрии была сосредоточена в морях. Наибольшее распространение получили трилобиты. Также в этом периоде обитали «ужасные креветки», одним из ярких представителей которых является охотник на трилобитов Аномалокарис, гастроподы (брюхоногие), брахиоподы (плеченогие), головоногие моллюски, членистоногие, иглокожие и другие.
Животные кембрийского периода:
Marrella splendens
Аномалокарис
Виваксия
Галлюцигения
Опабиния
Трилобит
Хайкоуихтис
Лучшую мебель для вашего дома вы найдёте в «MannGroup». Заходите на сайт manngroup-trade.ru , чтобы ознакомиться с каталогом продукции, стильная итальянская мебель для спальни высокого качества.
Для удобства изучения, история нашей планеты и жизни на ней была разделена на промежутки времени, границами которых являются геологические изменения в земной коре – процессы горообразования, поднятие и опускание суши, изменения очертаний материков, глобальные изменения климата.
Самые продолжительные хронологические периоды истории Земли называются эрами (они длились сотни миллионов лет). Эры в свою очередь подразделяются на периоды.
Всю информацию о прошлом Земли ученые получают, исследуя геологические свидетельства мировой летописи. Недра планеты состоят из различных пластов скальных и осадочных пород, которые формировались под непрерывным воздействием внешних условий, определявших облик Земли в далеком прошлом. Геологические образования сохранили и пронесли через миллионы лет информацию о живых организмах, которые населяли океаны и сушу в разные геологические периоды. Благодаря этому, мы сегодня имеем возможность представить облик Земли далекого прошлого и проследить эволюцию жизни за 3,5 миллиарда лет от момента ее появления.
Исследуя древние породы и окаменелости, ученые обнаружили два необъяснимых феномена в геологическом и биологическом прошлом Земли. Первый феномен носит название Всемирное несогласие, и представляет собой соприкосновение горных пород из разных геологических периодов, не следующих один за другим. Такое соприкосновение нарушает логическую последовательность расположения пластов, согласно хронологической периодике различных исторических ступеней в геологии. Следует заметить, что нелогичный контакт горных пород встречается повсеместно. Это объясняется перемешиванием структур земной коры в результате тектонической активности и процессами эрозии. Однако Всемирное несогласие этим объяснить нельзя, так как оно носит повсеместный характер и отражает несогласованный контакт горных пород, возрастом приблизительно 2,9 миллиарда лет, и молодых кембрийских отложений, которые сформировались примерно 500 миллионов лет назад.
Второй феномен, касающийся биологического прошлого Земли, назван «Кембрийский взрыв». Ученые-палеонтологи окрестили таким термином внезапный быстрый рост видового разнообразия живых организмов в Кембрийском периоде (самом начале Палеозойской эры). Это произошло за хронологический период в 30 миллионов лет (примерно 542–510 миллионов лет назад). За столь незначительный по палеонтологическим меркам промежуток времени, число биологических видов выросло в сотни раз. Внезапно появилось великое множество разновидностей раковинных организмов, возникли первые хордовые и проторакообразные (так называемые трилобиты).
Самое известное и изученное доказательство существования этих двух научных феноменов находится на территории США. Это Большой каньон, пролегающий на плато Колорадо, штат Аризона. Излюбленное место туристов со всего мира. Именно там, палеонтологи нашли самое большое число окаменелых форм жизни, так сильно непохожих на мягкотелые организмы, обитавшие в предшествовавшем Кембрийскому Эдиакарском периоде.
Долгое время ученые со всего света искали разгадку феноменов Кембрийского периода. Недавно в научных кругах возникла теория, которая объяснила природу возникновения Всемирного несогласия и «Кембрийского взрыва» и установила взаимосвязь между этими двумя уникальными фактами планетарной истории.
Примерно 600 миллионов лет назад в недрах Земли начали происходить большие перемены, вызвавшие колоссальные сдвиги на поверхности планеты. Произошло движение литосферных плит, которое разорвало некогда единый континент — Гондвана, множество вулканов одновременно извергали волны лавы. Повсеместные землетрясения порождали громадные цунами. Поверхность суши несколько раз подвергалась затапливанию водами мирового океана, что и явилось основной причиной формирования Всемирного несогласия.
Более молодые и расположенные поверхностно осадочные пласты подвергаются разрушению водой и сопутствующими факторами в несколько раз медленнее, чем более древние и глубокие скальные породы. Именно в периоды затопления материков произошло размывание и деградация осадочных пород, оголение древних скальных пород, которые подверглись быстрой эрозии. Продукты разрушения скальных пород миллиардами тон растворились в водах доисторических океанов. Внезапно возросла концентрация ионов калия, кальция, магния, железа, фосфатов, сульфатов. Кислотно-щелочное равновесие воды мирового океана резко сдвинулось в щелочную сторону.
Главный принцип жизни гласит – чтобы существовать, живой организм должен постоянно поддерживать постоянство внутренней среды. Примитивным мягкотелым потомкам современных организмов пришлось быстро эволюционировать, чтобы противостоять резкому изменению условий обитания. Мгновенный рывок в эволюции древней жизни был вынужденным ответом на внезапное повышение концентрации различных солей в морской воде. Результатом этого эволюционного скачка явились механизмы минерализации, которые направили эволюцию древних животных иным путем.
Эта теория подтверждается одновременным появлением минерального скелета у неродственных организмов во время Кембрийского периода. Основные три разновидности минеральных солей определили направление дальнейшей эволюции жизни – это фосфат кальция, минеральная основа скелета хордовых, карбонат кальция и оксид кремния, являющиеся материалом раковин первых раковинных созданий. Кальций, кремний и фосфаты являются основными составными частями Кембрийских пластов, сформировавших участки Всемирного несогласия.
Вновь появившиеся молодые формы жизни имели преимущество над примитивными мягкотелыми, лишенными твердых органов. Новые организмы имели зубы для нападения и обороны, раковины для защиты, хорды и твердые скелеты, позволившие им передвигаться в воде целенаправленно и с более высокой скоростью. Внезапно приобретенные механизмы минерализации позволили молодым созданиям размножиться в небывалых количествах и вытеснить старые формы жизни. Масса самых первых созданий с минеральными органами явилась основой для формирования геологических пластов Кембрийского периода, которые легли на древние пласты скальных пород.
Формы жизни с минеральными скелетами начали формироваться еще в докембрии, но именно геологические аномалии, сформировавшие Всемирное несогласие многократно ускорили этот процесс и придали ему взрывной характер. Спусковым крючком процессов, создавших облик основной массы современных видов животных, явилась быстрая минерализация воды мирового океана. Геологические процессы определили биологическую эволюцию на миллионы лет вперед.
Добровольный читательский взнос на поддержание проекта
Причиной кембрийского взрыва, произошедшего около 540 млн лет назад, не могла послужить кислородная катастрофа. К такому выводу недавно пришли китайские и канадские ученые.
Кембрийский взрыв, или взрыв скелетной фауны — условное название явления, результатом которого стало резкое увеличение количества ископаемых останков живых существ в отложениях, соответствующих началу кембрийского геологического периода.
В те времена не наблюдалось значительного повышения концентрации кислорода в воздухе, она составляла лишь 10 проц. от нынешнего уровня — рассказали корр. Синьхуа в Нанкинском институте геологии и палеонтологии при Академии наук Китая в г. Нанкине /провинция Цзянсу, Восточный Китай/.
На протяжении многих лет происхождение организмов и влияние на них изменений окружающей среды является предметом фундаментальных исследований.
Согласно общепринятой точке зрения, 2,3 млрд лет назад на Земле впервые произошла кислородная катастрофа, результатом которой стало появление свободного кислорода в составе атмосферы. По оценке исследователей, в то время его концентрация составляла лишь 0,1 — 0,01 проц. от показателя наших дней.
Затем 1 млрд — 550 млн лет назад было зафиксировано повторное накопление кислорода в воздухе, тогда его содержание достигло 10 проц. от нынешнего уровня. В связи с этим на Земле появились первые многоклеточные организмы.
Резкое увеличение биоразнообразия во времена Кембрийского взрыва, как ранее считали многие ученые, было обусловлено глобальным изменением состава атмосферы Земли, таким образом, содержание кислорода в море и воздухе могло приблизиться к нынешнему уровню. Результаты исследования китайско-канадской команды опровергли подобную теорию.
Доктор геологических наук института Сян Лэй рассказал, что команда китайских и канадских ученых изучали химический состав образцов горных пород из западной части провинции Чжэцзян в 2014-2016 гг., в результате чего удалось опровергнуть существующую гипотезу.
Все горные породы, использовавшиеся в исследовании, находились на глубине 400 — 760 м. Их возраст достигал 510 — 550 млн лет. Ученые исследовали содержание в них органического углерода и таких элементов, как железо, уран, молибден, а также уточнили концентрацию кислорода в воздухе и море.
По словам доктора Сян Лэя, содержание кислорода в воздухе повысилось до сегодняшнего уровня лишь 510 млн лет назад, ранее оно находилось на стабильно низком уровне, а именно около 10 проц. от нынешнего уровня.
«Результаты исследования свидетельствуют об отсутствии масштабного окисления воздуха и моря в результате кембрийского взрыва. Гипотеза о резком увеличении биоразнообразия за счет роста содержания кислорода не оправдалось», — убедился он.
Что привело к кембрийскому взрыву? Этот вопрос, как отметил Сян Лэй, пока остался открытым.
Прорывные результаты исследований ученых были опубликованы в британском научном журнале Earth and Planetary Science Letters. Исследовательская работа была организована при поддержке Академии наук Китая и Государственного фонда естественных наук Китая.
02.12.2016
Всем снова привет! В этом посте я постараюсь рассказать об уникальном событии в истории жизни на Земле. Речь пойдет о кембрийском взрыве, или как его еще называют, кембрийской радиации. Кембрийский взрыв — это ярчайшее событие в палеонтологической летописи планеты, когда за относительно небольшой срок (несколько десятков миллионов лет) происходит резкое увеличение количества ископаемых останков живых существ и, на первый взгляд как бы из ниоткуда, появляются почти все современные типы животных (хордовые, членистоногие, моллюски, иглокожие и тд).
У него были предшественники, но Облако удалось захватить идею взрыва кембрия с величайшим красноречием и геологическим утонченность. Помимо его великого руководства и наставничества поколения палеонтологов, он разработал интегративный подход к палеонтологии, добавив навыки в палеогеографию, карбонатную стратиграфию и карбонатную седиментологию. Его более поздняя карьера в Калифорнийском университете, Санта-Барбаре, расширила его интересы до астробиологии и происхождения жизни. Его наблюдения как палеонтолога привели его к тому, чтобы охарактеризовать фанерозойскую летопись окаменелостей как ряд эволюционных извержений, причем кембрий является самым большим из всех.