This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.

Едиакарской фауна. Кембрійський вибух. Виникнення різноманітності тварин

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

ЩЕ ЗОВСІМ недавно, в середині нашого століття, все найдавніші з відомих скам'янілостей ставилися до геологічних формацій з стратиграфического інтервалу, званого кембрієм, який включає породи, що утворилися приблизно від 570 до 505 млн. Років тому.

Серед кембрііскіх скам'янілостей чимало тварин, за своїми планами будови схожих з рядом нині живих форм. Таким чином, палеонтологічний літопис задавала складну загадку: де ж предкові форми, що дали початок цим великим, вже досить високо розвиненим і різноманітним тваринним древніх морів?

Раптова поява скам'янілостей тварин в самих нижніх кембрійських шарах і їх відсутність в докембрійських робили кордон між докембрієм і кембрієм найголовнішим розподілом на шкалі геологічного часу.

Приблизно 570 млн. Років тому стався небачений доти сплеск різноманітності тварин. Виникли нові плани будови, нові способи життя, а разом з ними - новий тип спільноти, для якого характерні складні харчові ланцюги.

МАРК Е.С.МАКМЕНАМІН

Але в останні роки в різних районах світу були виявлені скам'янілості тварин, давніші, ніж кембрійські. І все ж факт залишається фактом - в кембрійський період стався величезний вибух життя. Початок кембрію відзначено появою великої кількості великих груп тварин. Багато з них існують і сьогодні, а багато настільки незвичайні, що їх не можна віднести ні до одного з відомих типів (тип - це група тварин, яким властивий один і той же загальний план будови). Хоча більшість планів будови, властивих сучасним тваринам, вперше з'явилися в кембрії, лише деякі з видів тварин, які населяли кембрійські моря, стали предками нинежівущіх форм. Більшість інших видів зараз, заднім числом, можна вважати нетривалими і невдалими експериментами природи. У кембрійський період таких «експериментальних» груп тварин було більше, ніж в будь-який інший інтервал історії Землі.

Поява такого великого розмаїття нових форм при переході від докембрію до кембрію радикально змінило природу відносин між тваринами. Протягом кембрійського часу з'явилися організми, здатні заповнити екологічні ніші, до того порожні. Ширше поширилися організми, які харчуються живою матерією, замість того щоб поїдати мертве органічна речовина або спиратися на симбіотичні взаємини з фотосинтезуючими водоростями. З'явилися хижаки. Тварини кембрію були пов'язані між собою мережею взаємин, досить схожою на ті, які існують у сучасних тварин. Таким чином, перехід від докембрію до кембрію ознаменований виникненням не тільки багатьох сучасних типів тварин, а й сучасного типу тваринного співтовариства.

ПЕРЕХІД від докембрію до кембрію можна розділити на чотири основні стадії. Перша з них відзначена появою найперших раковини скам'янілостей (відомі лише 1-2 таких виду, що відносяться до цієї стадії) і так званої едиакарской фауни - плоских м'якотілих тварин, перші зразки яких були знайдені в пагорбах Едіакарій в південній Австралії (звідси і назва). За дуже приблизними оцінками, ця стадія проходила в інтервалі приблизно 700-570 млн. Років тому. Друга стадія, що почалася 570 ± 40 млн. Років тому, характеризується зникненням едиакарской фаун і появою перших спільнот раковини фаун з низьким різноманітністю (разом зустрічаються близько 5 видів тварин). Ця стадія тривала приблизно 5-15 млн. Років.

Третя стадія, що тривала приблизно 10-20 млн. Років, характеризується раковини фаунами помірного різноманітності (разом знаходять більше 5, але менше 15 видів черепашкових тварин) і появою групи незвичайних створінь, з вигляду нагадують кубок і відомих під назвою археоціати. На четвертій стадії, яка тривала близько 15-30 млн. Років, виникли раковини фауни з високим різноманітністю і з'явилися перші трилобіти. Трилобіти - це вимерлі членистоногі, тіло яких складалося з трьох відділів (голови, тулуба і хвостового відділу) і було вкрите щитовидним панциром, який представляв собою екзоскелет. Як і сучасні членистоногі, трилобіти в процесі росту час від часу линяли, т. Е. Міняли панцир; скинуті панцирі трилобітів - дуже поширені скам'янілості.

Едиакарской фауна, відповідна першої з цих чотирьох стадій, виявляється в шарах, що лежать над докембрийскими відкладеннями морських осадових порід льодовикового походження, званими тиллитами. Ці тілліти - свідоцтво тривалих епізодів всесвітнього заледеніння. Отже, едиакарской фауна мала з'явитися незабаром за останнім в пізньому докембрії великим заледенінням. Скам'янілості едиакарской м'якотілих тварин зустрічаються разом з фоссільние слідами (збереглися в породі слідами пересування і неглибокими норками тварин), що утворилися на поверхні відкладень, які тоді були морським дном. Взагалі викопних решток тварин в шарах того часу знаходять набагато менше, ніж в більш пізніх відкладах, однак цей факт частково пояснюється тим, що м'якотілі організми, які швидко руйнуються, як правило, погано зберігаються і від них рідко залишаються скам'янілості; і не слід робити висновок, що едиакарской фауна була широко поширеною і щедрою.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

HELICOPLACUS не схожий ні на один з живучих нині організмів. Ця істота довжиною близько 5 см, за формою нагадує лимон, було покрито спіральної системою захисних пластинок. Його план будови можна назвати експериментальним - нині він не зустрічається. Helicoplacus з'явився приблизно 490 млн. Років тому, а вже через 20 млн. Років вимер. Це час відноситься до переходу від докембрію до кембрію. Тоді в тваринному світі виникло безліч нових планів будови, але більшість з них виявилися невдалими, приклад чого - Helicoplacus.

Від першої стадії залишилося також трохи раковини скам'янілостей, в тому числі трубчасті скам'янілості тварин із зовнішнім футляром з карбонату кальцію: Cloudina з Намібії і Sinotubulites з південного Китаю. У цьому інтервалі часу з'являються, крім того, трубкоподібні скам'янілості, названі сабеллітідамі і вендотенідамі. Сабеллітіди, як правило, мають у довжину кілька сантиметрів, а в діаметрі - від одного до декількох міліметрів. Вони являють собою скам'янілі трубчасті футляри, які початково складалися з гнучкого органічної речовини і, мабуть, належали червоподібним тварин, що харчуються шляхом фільтрування води. Сабеллітіди разом із залишками Cloudina і Sinotubulites - свідчення існування древніх тварин-фильтраторов, що оточували себе трубкою і вели прикріплений спосіб життя. Вендотеніди - це теж скам'янілості трубок, початково що складалися з гнучкого органічної речовини, але вони набагато дрібніше сабеллітід (менше сантиметра в довжину і приблизно 0,1 мм в діаметрі). Вендотеніди є, можливо, оболонки колоній докембрійських бактерій, що утворилися з речовин, які виділялися клітинами назовні.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

Ж ІВОТНИЙ СВІТ на переході від докембрію до кембрію став набагато складнішим і різноманітним. (Всі організми, тут показані, жили в море.) Так звана едиакарской фауна, для представників якої характерно м'яке сплощене тіло, існувала 700-570 млн. Років тому, на першій стадії переходу. До того ж часу відносяться Cloudina і Sinotubulites - трубчасті раковини скам'янілості з карбонату кальцію. Характерна скам'янілість другій стадії переходу - Profoherfzina. Вона складається з фосфату кальцію і нагадує шип, яким деякі сучасні хижі організми хапають своїх жертв; мабуть, це хватательное пристосування якогось раннього хижака. Інша раковина скам'янілість того ж віку - Anabarites. Обидва види відрізняються широким географічним поширенням: вони зустрічаються в гірських породах Азії, Австралії, на Близькому Сході і в Північній Америці. У породах другій стадії перехідного часу різко зростає різноманітність і кількість слідів пересування тварин. Зустрічаються дуже складні сліди: наприклад, Phycoides pedum, що відображає ряд рухів, пов'язаних з харчуванням і закапуванням якогось донного тваринного; борозенки, що утворюють візерунок «шеврон», які могло залишити членистоногое. У гірських породах, що утворилися в той час, трапляються, крім того, перші глибокі вертикальні норки. На третій стадії з'явилися брахиоподи, або плеченогие, а також група дивних організмів, званих археоциатами, які мали пористі скелети з подвійними стінками, що складаються з карбонату кальцію. До середини третьої стадії відносяться перші Lapworthella; ці тварини були покриті захисною оболонкою (наведений тут малюнок - реконструкція, заснована на скам'янілостях окремих склерітов, т. е. частин «броні»). Четверта стадія переходу відзначена появою трилобітів; ці членистоногі мали щитовидний екзоскелет, який періодично скидали в міру зростання.

СПОЧАТКУ другій стадії перехідного періоду з'являються скам'янілості тварин і їх фрагментів, основу твердих частин яких становив фосфат кальцію. Найбільш ранні з таких скам'янілостей мають в довжину кілька міліметрів або менше; вони утворюють групу древньої фосфатной раковинной фауни з низьким різноманітністю. Приклад - скам'янілість в формі бивня, звана Protohertzina. За микроструктуре вона дуже схожа на гострі щетинки, якими хапають здобич живуть в наш час мініатюрні ненажерливі хижаки типу Chaetognatha (щетінкочелюстниє). Те, що ми називаємо Protohertzina, було, мабуть, хватальним «озброєнням» якогось хижого організму на зразок щетінкочелюстних. Це перша скам'янілість, про яку можна з упевненістю сказати, що перед нами частина хижої тварини. Поряд з фосфатними скам'янілостями від другої стадії залишилися раковини скам'янілості з карбонату кальцію. Робити висновки про вихідний мінералогічний склад цих ранніх раковини скам'янілостей буває важко, так як фосфат кальцію може замістити карбонат кальцію в складі екзоскелета настільки точно, що зберігаються деталі будови розміром всього в декілька тисячних часток міліметра.

Приблизно на тому ж стратиграфическом рівні різко зростає кількість і різноманітність фоссіліеірованних слідів пересування і життєдіяльності в осадових породах, що складали морське дно. Вперше з'являються глибокі вертикальні норки, зустрічається багато складних фоссільние слідів, наприклад Phycoides pedum - слід від ряду рухів, пов'язаних з харчуванням і закапуванням якогось донного тваринного. Відомі також сліди у вигляді косих паралельних борозенок, що утворилися, коли придатки повзати або риє членистоногого дряпали осад.

До цього рівня едиакарской фауна (можливо, за рідкісним винятком), по-видимому, вимерла. Втім, деякі палеонтологи вважають, що зникнення фоссіліеірованних залишків тварин едиакарской фауни пояснюється тим, що значно зросла чисельність і активність риють тварин, що харчувалися падлом.

Третя стадія переходу від докембрію до кембрію відзначена раковини фаунами з помірним різноманітністю. У більшості районів світу вони з'являються в пластах, що лежать безпосередньо над пластами, що містять фауни з низьким різноманітністю. На так званій Сибірській платформі (займає центр і захід Сибіру) помірно різноманітні фауни супроводжуються першими археоциатами - кубковидну скам'янілостями, в яких пористий скелет з подвійними стінками складається з карбонату кальцію. Археоціати частково нагадують корали і губки, але насправді вони не споріднені жодної з нинежівущіх груп і зараз їх відносять до окремого типу. Археоціати разом з вапняковими водоростями (багатоклітинні водорості, у яких фотосинтезирующие органи були зміцнені голочками з карбонату кальцію), зростися, утворювали холмоподобние скупчення скелетного матеріалу, звані биогерм, які були першими стійкими до прибою рифами.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

ГЕОГРАФІЯ СВІТУ в перехідний від докембрію до кембрію час сприяла появі нової фауни і флори. В кінці докембрію велика частина суші становила єдиний суперконтинент. До початку кембрію цей масив розколовся, що створило великі прибережні райони, придатні для заселення. Утворилися континенти розташовувалися біля екватора, так що клімат там був теплий і рівний. Розбіжність континентів в ранньому кембрії сприяло виникненню зоогеографических особливостей - відмінностей між територіально розділеними фаунами. (На обриси континентів того часу накладена сучасна сітка паралелей і меридіанів.)

На четвертій стадії переходу, яку пов'язують з високо різноманітними раковини фаунами, географічне поширення археоциат сильно розширилося, захопивши і багато районів далеко від Сибірської платформи. Крім того, в осадових породах, що утворилися на цій стадії, з'являються перші скам'янілості панцирів трилобітів.

У XIX ст. кордон між докембрієм і кембрієм визначали порівняно легко, так як в вивчалися тоді районах були великі перерви, або незгоди (що відображає ті проміжки часу, коли не йшлося відкладення порід або вони не зберігалися), між осадовими шарами докембрію і кембрію. Значно більший обсяг даних, доступний палеонтологові в XX в., На ділі ускладнив завдання точного встановлення кордону, так як тепер відомо чимало районів, в яких докембрийские формації непомітно переходять в кембрійські. Але знання кордонів кожної конкретної геологічної формації необхідно для того, щоб можна було співвіднести дані, зібрані в різних місцях, і визначити відносний вік розглянутих формацій.

Стратиграфічні підрозділи докембрію і кембрію з різних районів важко поставити у відповідність між собою з двох причин. По-перше, число видів стародавніх скам'янілостей невелика. По-друге, багато хто з цих видів мають широке стратиграфічний поширення (т. Е. Зустрічаються в шарах, що формувалися протягом великого проміжку часу) і тому малопридатні для підрозділу стратиграфических послідовностей на біостратиграфічних одиниці.

Багато ранніх скам'янілості мають широке не тільки стратиграфічне, а й географічне поширення. Один з таких організмів - трубчаста скам'янілість з трьома добре помітними внутрішніми ребрами, звана Anabarites. Цей вид вперше з'явився на стадії раковини фаун з низьким різноманітністю, але залишався членом і високоразнообразних фаун. Anabarites зустрічається в Австралії, Індії, Китаї, Ірані, Казахстані, Монголії, на заході і сході Північної Америки і в Сибіру. Широке поширення деяких елементів едиакарской фауни і ранньої раковинной фауни обумовлено розташуванням континентів в кінці докембрію - початку кембрію. Велика частина суші перебувала тоді у екватора, і є підстави припускати, що в пізньому докембрії багато з сучасних материків входили до складу єдиного суперконтиненту. Дж. Бонд і його співробітники з Геологічної обсерваторії Ламонт-Догерті знайшли докази того, що при переході від докембрію до кембрію стався розкол суперконтиненту по контурах сучасної Північної Америки. Утворилися в результаті континенти на ранніх стадіях свого дрейфу знаходилися недалеко один від одного і приблизно на одній широті. Це дозволяло тваринам поширитися: не було величезних океанів або різких температурних відмінностей, які перешкоджали б міграції організмів з одного континентального шельфу на інший.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

Фосилізованій СЛІДИ говорять про складності залишили їх тварин. Вгорі - неглибокі горизонтальні ходи, пророблені тваринами в осаді на морському дні (їх ширина близько 1 мм); цей зразок належить до докембрію. Внизу - слід (його ширина близько 1,5 см), залишений плазує моллюскоподобним організмом, що жив в кембрійських час.

Коли вперше поширилися археоціати і з'явилися трилобіти, в світі стали складатися зоогеографічні особливості, т. Е. Відмінності за видовим складом між фаунами різних регіонів. Тенденція до виникнення таких відмінностей, звичайно, посилювалася розширенням водних просторів між континентами, які продовжували розходитися в ранньому кембрії. Крім того, Е.Палмер з Американського геологічного товариства показав, що в той час уздовж околиць деяких континентів почали формуватися так звані карбонатні пояса. Це морські мілини, що виникають внаслідок накопичення раковин з карбонату кальцію. Тварини, що живуть в проміжку між берегом і карбонатних поясом, який обмежує доступ у відкрите море, можуть розвиватися в ізоляції від фаун інших континентів. Такий ефект особливо виявляється в деяких групах трилобітів.

ОСКІЛЬКИ в пізньому докембрії континенти були в основному згруповані поблизу екватора, клімат пізніше останнього докембрийского заледеніння був, ймовірно, досить рівним. У міру потепління глобального клімату запаси їжі на морських мілководдях стабілізувалися на порівняно низькому рівні. Зменшення розмаху температурних відмінностей в світі мало сприяти стабілізації морських кормових ресурсів. Загалом, чим менше температурний градієнт між полюсами і екватором, то менше сезонне перемішування океанських вод, а це веде до того, що знижується надходження поживних речовин з придонних шарів глибоководних районів в поверхневі шари моря. Постійний, не схильний до коливань приплив їжі дуже важливий для багатьох морських тварин, особливо для мешканців тропіків, які більше звикли до постійних умов існування, ніж організми, що живуть в тих районах, де сильніше виражені сезонні зміни умов.

Мабуть, з обмеженістю запасів їжі в докембрії пов'язана незвичайна плоска форма тіла едиакарской організмів. Завдяки сплощеного і малій товщині (наприклад, бліноподобний організм Dickinsonia мав в товщину не більше 6 мм, а діаметр його міг перевищувати 1 м) досягалося максимально можливе ставлення площі тіла до його об'єму. А чим це відношення вище, тим краще при таких способах харчування, як фотоавтотрофи і хемоавтотрофов, які особливо заохочуються природним відбором в тих місцях проживання, де мало поживних речовин.

Для того щоб харчуватися шляхом фотоавтотрофи, тварина повинна вступити в симбіотичні взаємини з фотосинтезуючими водоростями. Усередині тканин організму-господаря водорості захищені від тварин, які могли б їх поїдати. У свою чергу вони поставляють господареві поживні речовини і усувають відходи його життєдіяльності. Для здійснення такого симбіозу значна частина тіла господаря повинна бути доступна для сонячного світла, щоб забезпечити можливість ефективного фотосинтезу в клітинах водоростей. Фотосинтезирующие водорості містяться в тканинах багатьох сучасних рифоутворюючих коралів, а також деяких тропічних молюсків (Такі симбіонти живуть також в клітинах радіолярії, в тканинах багатьох гідр, деяких плоских хробаків і прісноводних губок. - Прим. Перекл.).

Інший спосіб харчування, хемоавтотрофов, полягає в отриманні енергії з поживних речовин, що надходять в організм з морської води шляхом прямого всмоктування. Хемоавтотрофов іноді теж здійснюється в ситуації внутрішнього симбіозу, коли в тканинах тваринного мешкають хемосинтезирующие бактерії. Цей спосіб харчування поширений, наприклад, серед тварин, що мешкають поблизу глибоководних гідротермальних джерел на океанському дні. ( "Див .: Дж. Чілдресс, X. Фелбек, Дж. Сомеро. Симбіоз в глибинах океану,« В світі науки », 1987, № 7 Прим. Ред.) Деякі тварини, мабуть, здатні засвоювати розчинені живильні речовини самостійно , без допомоги бактерій (Здатністю всмоктувати розчинені у воді органічні поживні речовини мають багато дрібних гідробіонти. - Прим. перекл.).

Уплощенная форма тіла едиакарской тварин повинна була сприяти всмоктуванню поживних речовин з морської води або поглинання світла фотосінтезіруюшімі водоростями. Дослідження, проведені нещодавно П. Хеллок-Мюллер з Університету Південної Флориди в Сент-Пітерсберг, показали, що в водах, бідних поживними речовинами, симбіотичні відносини процвітають, так як вони особливо вигідні: завдяки симбіонтів організм-господар може тут же використовувати відходи своєї життєдіяльності , замість того щоб викидати їх у навколишнє середовище. Таким чином, едиакарской фауна, ймовірно, була добре пристосована до місцевих умов, які панували в морях в пізньому докембрії, коли, як вважають, дрібні води були бідні на поживні речовини.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

Поранена тварина - наочне свідчення існування хижаків в перехідний період. Вгорі - пошкоджена і зажівшая раковина Hyolithellus (збільшення приблизно х40). Внизу - покалічений і зарослий панцир трилобіта Olenellusrobsonensis (3/4 натуральної величини). Той факт, що рани загоїлися, вказує, що вони були нанесені жертві за життя, а не пізніше, коли вона стала трупом або порожній раковиною. - наочне свідчення існування хижаків в перехідний період. Вгорі - пошкоджена і зажівшая раковина Hyolithellus (збільшення приблизно х40). Внизу - покалічений і зарослий панцир трилобіта Olenellusrobsonensis (3/4 натуральної величини). Той факт, що рани загоїлися, вказує, що вони були нанесені жертві за життя, а не пізніше, коли вона стала трупом або порожній раковиною.

У пізніх докембрии і під час переходу до кембрію харчові ресурси змінилися, мабуть, у зв'язку з хімічними змінами в океані і більш актуальними стали інші способи харчування. До кінця докембрію почало зростати значення гетеротрофам - харчування іншими організмами (тваринами або рослинними). Доказ збільшення ролі гетеротрофам знаходять, наприклад, в палеонтологічного літопису строматолитов. Строматоліти - це утворення на морському дні у формі куполів, колон або конусів, що склалися з послідовно формувалися шарів водорослевих матів. Вони росли шар за шаром вгору, до сонця. Шари водоростей в них чергуються з шарами частинок осаду, які налипали на водоростевий мат. Хоча товщина кожного шару менше міліметра, в результаті поступового їх накопичення утворилися масивні структури: деякі докембрийские строматоліти мають у висоту більше 10 м.

Близько 800 млн. Років тому різко впало різноманітність строматолитов. С. Орамік з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі пов'язує це з появою тварин, що харчуються водоростями: водоростеві мати вельми чутливі до зайвої експлуатації споживачами, і порушення їх може призупинити освіту Строматоліти.

Вказівки на поширення гетеротрофам знаходять також в кременистих сланцях, що містять мікроскам'янілості. Це осадові породи, що складаються з микрокристаллического кварцу. В тонких шліфах таких сланців під мікроскопом при відповідному освітленні можна бачити укладені в породі скам'янілості мікробів. Оболонки мікроорганізмів 700-800 млн. Років тому стали потужнішими - можливо, щоб забезпечити захист від древніх рослиноїдних тварин. Приблизно на тому ж стратиграфическом рівні з'являються скам'янілості слідів, залишених тваринами, які харчувалися падлом і осадом. Тварини, яким належали ці сліди, майже напевно були предками раковини організмів кембрію.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

ЧИСЛЕННІ ПОРИ, або канальці в раковинах брахіопод групи міквітціід, можливо, були пристосуванням для захисту від хижаків. Ці отвори могли служити для виділення назовні відлякують речовин.

МАБУТЬ, сама вражаюча особливість кембрійських фаун полягає в тому, що так багато радикально різняться між собою типів тварин з'явилося за відносно короткий термін. У чому причини цього раптового вибуху різноманітності? На думку Дж.Велентайна з Каліфорнійського університету в Сечта-Барбарі і Д.Ервіна з Університету шт. Мічиган, настільки далеко провідні генетичні перебудови були тоді можливі тому, що геном (повний набір генів організму) у багатоклітинних тварин був у той перехідний період значно легшим, ніж сьогодні. Зв'язки між різними частинами генетичної програми розвитку були значно простіше, і менше мутацій виявлялися летальними. Велентайн і Ервін вважають цю генетичну пластичність однією з двох причин того, чому на кордоні між докембрієм і кембрієм раптово з'явилося безліч таксонів високого рангу - типів і класів (клас - найбільший підрозділ всередині типу). Друга причина полягає, ймовірно, в тому, що тоді було ще багато незайнятих екологічних ніш. Тому в кембрії типи і класи могли з'являтися з небаченою після того швидкістю: принципово нові тварини, не зустрічаючи конкуренції, ставали засновниками нових великих таксонів.

Вибух різноманітності в кембрії, швидко давши нові типи і класи, поклав початок і першим складним співтовариствам тварин, пов'язаних харчовими ланцюгами. Поява нових типів спільнот в свою чергу створило екологічні ніші для нових типів тварин. Ключовий елемент в становленні тваринного співтовариства - хижацтво, через якого складається харчова піраміда. Раніше вважалося, що хижаки не грали великої ролі в спільнотах кембрію, але останнім часом знайдені докази того, що хижацтво було істотним: виявлені скам'янілості самих хижаків, пошкоджених хижаком (і іноді частково регенерувати) жертв і пристосування для боротьби з хижаками у деяких тварин.

Эдиакарская фауна. Кембрийский взрыв, Возникновение разнообразия животных

ANOMALOCARIS - хижак, який жив в ранньому і середньому кембрії. Цей організм був значно більший більшості сучасних йому тварин - він досягав у довжину приблизно 45 см. У нього були хапальні придатки, якими їжа прямувала в рот. Харчувався він, мабуть, в основному трилобітами. Тварина пересувалася, роблячи хвилеподібні рухи свого роду бічними плавниками, відходи від нижньої сторони тіла.

Згадувана вище Protohertzinа - скам'янілість, що нагадує хапальні щетинки сучасного щетинок кочелюстного, - є, по всій ймовірності, залишком якогось раннього кембрійського хижака. Відомий ще один хижак -Аnоmаlocaris, його вигляд недавно реконструювали за добре збереженим залишкам Д.Бріггс з Брістольського університету і Г.Уіттінгтон з Кембриджського університету. Аnоmаlocaris - тварина, гігантське для кембрію (близько 45 см в довжину) і не схоже ні на один з організмів нашого часу. Його тіло, за формою нагадує уплощенную краплю, було забезпечено бічними плавниками. На широкій голові була пара членистих придатків, якими хижак затягував жертву в свою жахливу кільцеподібну пащу, схожу на кусень ананаса, обсаджений зубами. Цей організм, мабуть, представник швидко зниклого «експериментального» типу. Бріггс і Уїттінгтон припускають, що й інше важливе доказ існування хижаків в докембрії - скам'янілості поранених трилобітів - це сліди діяльності в основному Anomalocaris.

Серед знахідок фосилізованій трилобітів в численних примірниках з панцира вихоплені шматки. У більшості випадків ці рани частково затягнулися, з чого ясно, що панцир був пошкоджений, коли його носив живий трилобіт, а не поламаний вже після линьки якоюсь твариною, харчуються падаллю. Зустрічаються і інші сліди діяльності хижаків, наприклад отвори в дрібних раковин скам'янілостях. Ці отвори схожі на дірки, що залишаються деякими сучасними хижаками, сверлящими раковини в пошуках м'якого м'яса всередині їх.

Третій доказ поширеності хижацтва в ранньому кембрії - це деякі ознаки тварин того часу, що мають значення для захисту від хижаків. У ряді нових типів вперше виникли раковина і екзоскелет; ймовірно, ці структури служили для захисту від нападу. Глибокі вертикальні норки, що з'явилися у великій кількості в періоди раковини фаун з низьким і помірним різноманітністю, могли захищати від хижаків, які неспроможні пересуватися в донному осаді. У деяких видів трилобітів розвинулися довгі шипи, мабуть утруднювали напад такого хижака, як Anomalocaris.

Крім того, С.Бенгстон з Інституту палеонтології в Упсалі, Е. Лендінг з Геологічної служби шт. Нью-Йорк і С.Конвей Морріс з Кембриджського університету показали, що багато дрібних раковин скам'янілості насправді представляють собою склеріти, т. Е. Частини розпалася колючим броні, якої, мабуть, була захищена верхня сторона тіла у повільно повзали тварин. Такі тварини, можливо, були схожі на дрібних морських їжаків. Іншим пристосуванням мають так звані міквітцііди з класу брахіопод, або плеченогих (це тварини з двостулковими раковиною, що зовні нагадують двостулкових молюсків). У стінках раковин у них були численні пори. Можливо, через ці пори тварина випускало назовні хімічні речовини, що відлякують хижаків і паразитів.

Таким чином, в кембрії хижаки були важливим елементом морського середовища проживання. Екзоскелети, початково що з'явилися, напевно, в якості захисного пристосування, стали ключовим фактором також у розвитку деяких дивних нових планів будови. Наприклад, без двостулкових раковини у брахіопод був би неможливий внутрішній струм води, що забезпечує їм ефективність харчування шляхом фільтрації.

ХОЧА зараз прояснюється яким чином могли виникнути кембрійські спільноти, один центральний питання залишається без відповіді: чому «кембрійських революція» відбулася саме в той час, а не на десятки або навіть сотні мільйонів років раніше? Це дуже дивно, тому що тварини, що харчувалися падлом, і травоїдні тварини з'явилися, судячи по слідах їх життєдіяльності, набагато раніше - ще за 200 млн. Років до початку кембрію.

Відповідь, можливо, криється в хімічних змінах океану. На переході від докембрію до кембрію концентрація фосфатів, а також ізотопів сірки і стронцію в морській воді з невідомих причин піддалася сильним змінам. Як припускають П.Кук і Дж.Шерголд з Управління мінеральних ресурсів, геології та геофізики в Канберрі, великі фосфатні відкладення, знайдені в осадових породах, що відносяться до кордону між докембрієм і кембрієм, у багатьох районах світу, відображають період глобального фосфогенеза, коли збільшилася доступність фосфатів і інших поживних сполук полегшила тваринам освіту фосфатних скелетів.

Але в цю гіпотезу ніяк не вкладається той факт, що на кордоні докембрію з кембрієм вапняні раковини настільки ж (якщо не більше) рясні, як фосфатні. Можливо, правильніше розглядати явище відкладення фосфатів як частина більш великомасштабного процесу - раптового збільшення кількості доступних поживних речовин в океанах. Понеділок, багата поживними речовинами, вже не змушувала тварин до симбіотичних взаємин, тому могла зрости чисельність організмів, що харчуються падлом і осадом, що в свою чергу призвело до збільшення числа хижаків. Коли такі гетеротрофні організми досягли, так би мовити, критичної біомаси, почалася, за словами М. Брезіра з Халлского університету, «екологічна ланцюгова реакція»: еволюційно нові тварини створили ніші, які заповнилися іншими, ще більш новими видами, і поступово так виникли складні спільноти , в яких було багато тварин з раковинами.

Едиакарской фауна і інші тварини докембрію виникли в світі, характерними рисами якого були єдиний масив суші, убуває заледеніння і порівняно невеликі запаси поживних речовин в море. Чудові своєю різноманітністю і численністю тварини кембрію з'явилися зовсім в іншому світі - за часів розколу суперконтиненту (завдяки чому виникли берегові лінії з тропічним кліматом) і достатку їжі в морських водах. Що викликало до життя кембрійські фауни? На це питання поки важко дати певну відповідь. Чи зіграли вирішальну роль глобальні зміни умов середовища, або ж ряд вдалих змін в генетичних програмах тварин, або причина в якійсь комбінації цих явищ, а може бути, мали значення якісь інші, незалежні від них чинники.

Хоч би якими були причини їх виникнення, «нововведення» раннього кембрію (наприклад, раковини організми, хижаки, глибоке закопування в грунт) швидко поширилися по всьому світу. Поєднання умов середовища (таких, як велика кількість поживних речовин в морських водах) і біотичних змін (зокрема, поява хижаків) призвело до істотної зміни природи тварин співтовариств. Сучасні тварини, і в тому числі людина, - прямі нащадки організмів, що вперше з'явилися в ході «кембрійського вибуху», і стиль екологічних взаємодій, що склався між цими давніми тваринами, характерний майже для всіх тварин співтовариств останніх 570 млн. Років.

via groh.ru