От Археозоя до Карбона
Земная кора сформировалась примерно 4500 млн. лет тому назад. Вначале она была совершенно пустынной. Новые данные cвидетельствуют, что первоначально поверхность Земли была холодной; близость к Солнцу поддерживала ее в среднем на уровне 0°,тогдашнее небо было практически безоблачным, разница между температурой дня и ночи достигала порядка 50 °С. В те времена наша планета, должно быть, выглядела огромной негостеприимной пустыней и очень мало напоминала то, что мы знаем сегодня. Горы и холмы имели более резкие, изломанные очертания, их склоны были круче, а ущелья глубже, чем сейчас. Атмосфера первоначально была крайне разреженной, поэтому ветра практически не было. Не имелось ни морей, ни рек, ни ледников; процессыэрозии имели поэтому ничтожные масшатабы, не было воды, не возникали и осадочные породы. Зато это было время интенсивных проявлений вулканизма в самых разных местах земного шара. Под их действием возникали в земной коре и вновь исчезали глубокие трещины, поверхность Земли многократно перестраивалась, сминалась в складки; целые районы опускались или поднимались над уровнем остальной поверхности. Потоки жидкой лавы местами образовывали целые озера, застывали и вновь разжижались. Вся земная поверхность непрерывно менялась под действием вулканических сил. Жизнь появилась на Земле лишь спустя 1 млрд. лет после образования земной коры.
Примерно 4000 млн. лет назад над пустынной по-прежнему Землей уже нависали тяжелые густые облака, почти не пропускавшие солнечных лучей. Земную поверхность сотрясали титанические бури и ураганы; местами на нее изливались потоки огненной лавы. В результате вулканической деятельности из недр Земли выделялись газы и водяные пары, постепенно образовавшие атмосферу. В трещинах и углублениях земной поверхности начала конденсироваться вода, сначала в виде небольших лужиц, постепенно сливавшихся в более крупные водоемы. Со временем образовался первичный океан. Под действием холода и жары, ветра и воды начали разрушаться скалы и отлагаться первые осадочные породы. Жизни в собственном смысле слова еще не было, но уже имелись все предпосылки для ее появления. В процессе химической эволюции образовались уже довольно сложные органические соединения.
Жизнь появилась на Земле не менее 3500 млн. лет назад. Первоначально появились так называемые эобионты, представлявшие собой капельки из белковых веществ, следующим крупным шагом было появление первичных организмов, в клетках которых еще отсутствовало ядро - так называемых прокариот, к которым относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. С появлением этих водорослей начался процесс фотосинтеза - образования органических веществ из воды и углекислого газа с помощью солнечной энергии. В результате фотосинтеза в атмосфере стал накапливаться свободный кислород, общее же количество органического вещества на Земле начало быстро возрастать. Развитие способности к фотосинтезу, поэтому, явилось важнейшей вехой в эволюции жизни на Земле. Постепенно возникли организмы, клетки которых содержат настоящее ядро - эвкариоты. Много позднее произошла дифференциация простейших эвкариот на растительные и животные организмы, возникли колониальные, а затем и многоклеточные организмы, различные клетки которых несут особые функции и резко отличаются по строению. Вулканическая активность оставалась еще значительной. Застывшие лавовые потоки на дне морей оказались удобным субстратом для поселения на них водорослей - сине-зеленых, красных и бурых, оживлявших монотонную картину морского дна протерозоя.
Жизнь в раннекембрийских морях отличалась уже значительным разнообразием форм. Трилобиты - Paradoxides gracilis и более мелкие Ellipsocephalus hoffi - были одними из наиболее широко распространенных животных этого периода. Названные так из-за продольного разделения спинного панциря на три части, эти отдаленно напоминавшие раков членистоногие с уплощенным туловищем медленно ползали по морскому дну в поисках пищи (мелкие донные организмы, детрит). Большинство трилобитов не превышало 2,5 см в длину, но были среди них очень мелкие и довольно крупные виды. На рисунке изображены также плавающие в море медузы, различные виды губок, прикрепленных ко дну ножкой-сгержнем, и археоциаты - своеобразные губкоподобные организмы с пористым известковым скелетом.
Кроме уже известного нам вида Paradoxides gracilis, в морской фауне кембрия были представлены и другие виды трилобитов, в частности Conocoryphe sullzeri и Ptychoparia striata. Интересны стебельчатые иглокожие Acadocrinusjani, напоминающие появившихся позднее морских лилий, но относящиеся к особому вымершему классу Eocrinoidea. Брахиоподы - род Acrothele, донных животных, снабженных двустворчатой раковиной.
В ордовикский период морское мелководье покрывало значительную часть планеты. В хорошо прогреваемых солнцем морях, наряду с новыми группами беспозвоночных животных, появляются и новые группы растений. Начался процесс освоения растениями пресноводных бассейнов, расположенных на морском побережье. На переднем плане показаны заросли Boiophyton pragense, спорового растения, уже обладавшего прочным стеблем и хорошо развитой сосудистой системой - сетью каналов, по которым вода с растворенными в ней питательными веществами могла поступать ко всем частям организма. Растения подобного плана строения вскоре заселили сушу.
Среди трилобитов мелководных морей ордовика весьма интересен Cryptolithus ornatus, известный из Европы и Северной Америки. Его полукруглый головной щит переходил по краям в широкую сильно перфорированную кайму. Срединная часть головного щита - глабелла, под которой находился желудок, расширялась спереди и достигала каймы. На щеках, расположенных по бокам глабеллы, отсутствуют глаза, обычно развитые у трилобитов. Тело состоит всего из шести сегментов, поэтому хвостовой щит был очень коротким. Предполагается, что этот слепой трилобит рылся в донном илу, сильно развитая кайма защищала его от погружения в ил.Весьма характерными обитателями ордовикских морей были иглокожие. Echinosphaerites infaustus - представитель палеозойских Cystoidea. Его кубковидное тело, прикрепленное ко дну коротким стебельком, покрыто полигональными известковыми пластинками. У вида - Aristocystites bohemicus, мешковидное тело прикреплено к субстрату суженным нижним концом. В ордовике впервые появляются настоящие морские лилии (Crinoidea). Однако из всех беспозвоночных в ордовикских отложениях наиболее часты остатки орахиопод. Это были исключительно морские животные, тело которых было заключено в двустворчатую раковину, как правило, известкового происхождения.
В морях уже плавали головоногие - здесь изображен представитель наутилоидей Orthoceras bisignatum с длинной конической раковиной. Моря изобиловали планктоном, на некоторых участках морское дно было покрыто водорослями. Прогретая солнцем литораль силурийских морей кишела живыми существами. На морском дне росли колонии табулят ponaFavosites и колонии крупных строматопор, относимых к Hydrozoa. Шаровидные колониальные водоросли рода Ischadites и различные виды четырехлучевых кораллов также переживали время своего расцвета. Среди кораллов и скелетов умерших строматопор ползали брюхоногие моллюски в поисках пищи. На заднем плане можно видеть морских лилий рода Laubeocrinus, в толще воды проплывает представитель наутилоидей Kionoceras, обладающий удлиненной конической раковиной. Типичными обитателями верхнесилурийских морей были наутилоидеи - хищные головоногие моллюски, достигавшие в длину 4 м. Ныне наутилоидеи представлены единственным родом - наутилусом, или корабликом (Nautilus). Раковины ископаемых наутилоидей отличались большим разнообразием.
В морях силура переживали расцвет эвриптериды (Eurypterida), или ракоскорпионы, относящиеся к подтипу членистоногих Chelicerata. Они были,по-видимому, хищными, их жертвами оказывались первые позвоночные. Характерные роды: Pterygotus и Eurypterus. Pterygotus вырастали до 2 метров в длину; первая пара конечностей представляла собой огромные клешни. Eurypterus не превышали в длину 30 см; шестая пара конечностей у них напоминала весла и служила дляплавания. Наиболее крупным представителем эвриптерид был Stylonurus, достигавший в длину 3 м. В современной фауне сохранились лишь отдаленные родичи ракоскорпионов - мечехвосты (Xiphosuridae).
К концу силурийского периода началось освоение суши растениями. В начале девона болотистые прибрежные суши были уже густо заселены примитивной низкорослой флорой, образованной различными вымершими группами тайнобрачных, главным образом псилофитами и примитивными сосудистыми растениями - птеридофитами. Эти растения размножались спорами, переносимыми ветром. Побеги примитивных наземных растений вырастали из клубневидных или стелющихся несущих корни образований; они ветвились и несли на вершины спорангии. Наиболее примитивные псилофиты не имели листьев (Rhynia, Horneophyton), у других побеги были покрыты зачаточными листьями (Psilophyton).
В растительном царстве среднего девона (флора Hyenia) доминировали плауны (Lycopodiales), хвощи (Articulata) и папоротники (Filicales), однако кое-где сохраняли свои позиции и более примитивные растения, главным образом псилофитовые.
Древнейшие, описанные до сих пор позвоночные, происходят из нижнего ордовика Европы. Это роды Palaeodus и Acrodus, относимые к бесчелюстным рыбообразным подкласса Heterostraci. На рисунке в толще воды изображены значительно более поздние - нижнедевонские представители Heterostraci, относимые к роду Pteraspis. Эти панцирные бесчелюстные рыбообразные с удлиненным рылом пытаются уйти от преследования Osteolepis, пресноводной кистеперой (т.е. с окостеневшим внутренним скелетом) рыбы, имевшей кроме жабр зачаточные легкие, в виде воздушных пузырей. Osteolepis, достигавший в длину 25 см, жил в девоне, примерно 350 млн. лет тому назад;он является родоначальником длиннейшего эволюционного ряда, в конце которого стоит человек.
Помимо панцирных рыбообразных, в девонских водоемахобитали своеобразные панцирные рыбы с настоящими челюстями,относимые к давно исчезнувшему классу Placodermi. Голова и передняя часть туловища у них были одеты в могучие «латы» изкостных пластинок кожного происхождения. Из многочисленных групп плакодерм наиболее широко были распространены Arthrodira и Antiarchi. Антиархи интересны строением своих грудных плавников, также покрытых панцирем и напоминающих по формевесла. Эти плавники, очевидно, служили рулями при плавании и повышали маневренность рыб. Антиархи жили у морского днаи питались мелкими беспозвоночными и мягкими частями растений.
Другую широко распространенную группу плакодерм образуют Arthrodira, обладающие обычными грудными плавниками. Остатки артродир известны в девонских отложениях почти всей Земли. Возможно, что первоначально артродиры жили в пресных водах и лишь вторично заселили моря. Их наиболее древние представители были относительно мелкими рыбами; как например пресноводный Coccosteus, длиной до 50 см. В ходе эволюции некоторые артродиры достигали поистине устрашающих размеров. 12 метров в длину мог достигать показаный здесь Dunkleosteus, занятый преследованием мелких акул рода Cladoselache (длина 1,20 м). Он имел сильно развитые челюсти, образованные парой костных пластинок, передняя часть которых выступала наподобие крюка, а задняя часть была снабжена острыми режущими гранями. Туловище было защищено спереди толстым панцирем, в то время как задняя часть оставалась голой или была покрыта мелкими шипами и чешуйками.
Древнейшими костными рыбами, появившимися уже в силуре, были акантоды (Acanthodii), обитавшие преимущественно в пресных водах. Мы находим их следы в отложениях силура и перми. Размеры большинства из них не превышали 10-20 см, однако виды, освоившие морские бассейны, были гораздо более крупными. Их веретеновидное тело было покрыто плотной броней из мелких ромбических чешуй. Все их плавники, исключая хвостовой, несли спереди мощный костный шип. Интересно, что число парных плавников у акантодов не было строго фиксировано; некоторые акантоды имели до семи пар этих плавников. Здесь показано три рода нижнедевонских акантодов. Акантоды вымерли в пермском периоде.
Древнейшие наземные позвоночные - ихтиостегиды - происходят из верхнедевонских отложений западной Гренландии. Размеры их достигали 1 м. Здесь, на берегу водоема, показаны представители рода Ichthyostega, неуклюжее земноводное со сжатым с боков несколько рыбообразным телом, слабо развитым хвостовым плавником, но уже «типичными» пятипалыми конечностями. Современная ихтиостегам археоптерисовая флора была весьма разнообразной и включала в себя кустарниковые и древовидные плауны (например, Cyclostigma, высотой до 8 м), хвощи рода Pseudobornia, относящееся к членистостебельным вьющееся растение Sphaenophyllum и папоротники рода Archaeopteris (слева у воды).