Покорение океана и выход на сушу

К концу ордовикского периода (500–440 миллионов лет назад) относится выход на сушу псилофитов — близких родственников зеленых водорослей, без листьев и настоящих корней. Чтобы уцелеть вне воды, им пришлось развить расчленение тела на специализированные органы: жесткий несущий стебель, сосудистую систему, покровную ткань. Вместе с бактериями они начали формировать почву.

Следующий, силурийский период (440–410 миллионов лет назад) знаменуется появлением позвоночных — панцирных рыб[71] — и выходом на сушу животных. Первые животные, приспособившиеся к воздушному дыханию, относились к типу членистоногих и напоминали современных скорпионов. Они заняли почетное место в палеонтологических коллекциях, но эволюционного успеха не имели.

Девонский период (410–360 миллионов лет назад) — период рыб и первых лесов. В девонских лесах преобладали примитивные споровые растения, предки нынешних папоротников, достигавшие зато 12 метров в высоту. Благодаря им содержание кислорода в воздухе к концу девона достигло современного значения — 21%.

Интересен вопрос, почему доля кислорода в атмосфере не стала увеличиваться далее. Среди механизмов стабилизации имеется отрицательная обратная связь, основанная на том обстоятельстве, что при содержании кислорода выше 25% горит и мокрая древесина. Тогда лесной пожар, однажды начавшись, не погаснет даже под тропическим ливнем и не закончится, пока не выгорит весь лес. В столь агрессивной атмосфере с течением времени пожары значительно сократили бы площадь лесов, что, в свою очередь, уменьшило бы концентрацию кислорода в воздухе. Такой механизм стабилизации содержания кислорода может рассматриваться как проявление самоорганизованной критичности, свойственной развивающимся системам (п. 4.8.3.6).

Первые представители позвоночных — рыбы — достигают в девоне расцвета. Все позднейшие позвоночные, в том числе и человек, пользуются такими великими изобретениями рыб, как череп, позвоночник — несущая конструкция легкого, но сильного тела, — парные конечности (раз­вив­ши­еся из рыбьих плавников), челюсти и соответствующая мускулатура, позволившие совместить возможность открывания и закрывания рта с его использованием в качестве эффективного твердого орудия.

О степени совершенства и приспособленности, достигнутой рыбами, говорит тот факт, что некоторые из них (на­при­мер, акула) мало изменились за последние сотни миллионов лет. Однако дальнейшая эволюция оказалась связанной с малочисленной, менее приспособленной и ныне почти вымершей группой кистеперых рыб. Их короткие и мясистые плавники были не очень эффективны при плавании, зато позволяли хорошо ползать по дну, что особенно помогало выжить в пересыхающих водоемах. Новый способ передвижения позволял удаляться от воды в поисках пищи — наземных растений и насекомых, потомков первого десанта на сушу. В результате уже в конце девонского периода появились первые представители нового класса земноводных. От рыб они отличаются удлиненными и подвижными конечностями с шарнирными суставами, дыханием через нос с помощью легких, увеличенным размером головного мозга.