История жизни в мезозойскую эру

...Нет ничего прекраснее правды, кажущейся неправдоподобной

Стефан Цвейг

Одну из интереснейших глав истории жизни представляет мезозойская эра – время расцвета головоногих моллюсков – аммонитов и белемнитов, – удивительных пресмыкающихся – и формирования высших представителей органического мира – покрытосеменных растений, двукрылых и перепончатокрылых насекомых, костистых рыб, птиц, млекопитающих.Мезозойская эра охватывает 125 миллионов лет и началась 185 миллионов лет назад. Она делится на три периода: триасовый, юрский и меловой.В начале мезозойской эры, в триасовый период, суша имела максимальное за всю историю Земли распространение. Физико‑географические условия сходны с условиями пермского периода, но климат был теплее. Об этом, в частности, говорит равномерный рост колец древесины. Деревья росли равномерно, безостановочно круглый год.Обширные части теперешних материков и океанов были сушей. К югу от огромного европейского материка расстилалось большое море – океан Тетис. На месте его теперь поднимаются высочайшие горные хребты Алтая, Кавказа, Памира, Гималаев и др. Средиземное, Черное и Каспийское моря представляют остатки океана Тетис.Особенно характерными для мезозойской эры являются головоногие моллюски – закрученные аммониты и белемниты, – остатки скелета которых известны в народе под названием «чертовых пальцев». Имелось также много моллюсков, близких к современному кораблику – наутилусу.На суше также происходит энергичная замена низших форм жизни высшими. Начинается пышный расцвет мезозойских голосеменных растений, покрывших землю новыми лесами. Эти леса и вся наземная растительность состояли в основном из древних хвойных и их родичей – гинкговых и беннеттитовых.Последние стегоцефалы, вымершие в конце триаса, были крупными, до 4 метров в длину, пассивными хищниками, проводившими всю жизнь свою в воде. Появляются костистые рыбы, древние лягушки протобатрахусы, крокодилоподобные фитозавры, черепахи, двуногие архозавры – предки удивительных ящеров динозавров, широко распространившихся позже.

Материки и океаны в триасовом периоде

Гигантский юрский аммонит –филлоцерас

Для наземных позвоночных триаса более чем для пермских характерно следующее контрастное развитие, по‑видимому, связанное с резко континентальным климатом этого периода. У одних наблюдается «тяготение» к водным условиям, у других – к сухопутным. Почти все стегоцефалы стали водными. Многие пресмыкающиеся также приспосабливаются к жизни в море. В болотах и низменных лесах широко распространились двуногие архозавры – предки разнообразных юрских и меловых динозавров. Двуногость архозавров и многих динозавров вообще была результатом их приспособления к жизни среди высокой растительности. Они быстро передвигались на задних конечностях и могли хорошо ориентироваться среди высоких деревьев.В триасе, вероятно, возникли первые млекопитающие, которые, однако, не играли заметной роли в органическом мире в течение всей мезозойской эры.Настоящими «властелинами» Земли в мезозойскую эру были пресмыкающиеся. Недаром эту эру палеонтологи называют «веком пресмыкающихся». Они широко распространились на Земле, освоив для обитания не только сушу, но и воздух и воды.Мир пресмыкающихся мезозоя богат самыми разнообразными, до фантастичности причудливыми формами.

ЗАВОЕВАНИЕ МОРЯ

Уже в триасе пресмыкающиеся стали завоевывать водную стихию, охотясь за рыбами и беспозвоночными животными. Появляются предки рыбоящеров – ихтиозавров и плезиозавров, – которые были широко распространены в юрском и меловом периодах. Чем было вызвано вторжение пресмыкающихся в воды? По‑видимому, это объясняется поисками более обильной пищи и защиты от наземных врагов – различных хищников.Мелководная прибрежная зона морей богата жизнью. Поэтому естественно, что обитатели менее богатой жизнью части материков стремились найти здесь себе пищу. В процессе борьбы за существование постепенно отбирались те разновидности, которые могли лучше нырять и плавать в поисках добычи. Большинство морских пресмыкающихся – это активные хищники. Растительноядные животные находили себе пищу в зарослях водорослей мелководной прибрежной полосы моря.Приспособление к воде потребовало от пресмыкающихся новых изменений. Когда‑то давно, несколько десятков миллионов лет назад, в девонском периоде, рыбий плавник превратился в пятипалую ногу. Теперь, наоборот, нога снова должна стать плавником. Но эволюция организмов необратима. Ее нельзя, так же как и человеческую историю, повернуть назад. Вернувшись в воду, пресмыкающиеся сохранили все свои главные приспособления к жизни на суше и не превратились снова в земноводных или рыб. Можно сразу заметить, что, несмотря на большие изменения, нога так и не превратилась в настоящий плавник, которым обладают рыбы. У них сохранилось легочное дыхание, развитый, плотно окостеневавший скелет. Они не стали метать икру, как рыбы. Вместе с тем эти пресмыкающиеся приобрели новые особенности, необходимые для жизни в воде, и по внешности сделались более или менее похожими на рыб. Недаром наиболее приспособленные к жизни в воде пресмыкающиеся называются ихтиозаврами, то есть рыбоящерами.

Скелет ихтиозавра в сланцах

Ихтиозавры были крупными морскими животными и имели много странных особенностей в своем строении. У них сочетались признаки различных групп животного мира. Эта черта – общая для многих ископаемых и некоторых ныне существующих животных.Знаменитый палеонтолог Кювье считал ихтиозавров одними из самых оригинальных и удивительных животных, которые были известны. По его словам, у этих существ морда дельфина, зубы крокодила, череп и грудная кость ящерицы, хвост кита или дельфина, а навыки рыбы. Даже при первом взгляде на скелет ихтиозавра и его реставрацию легко видеть, что он был хищным ящером, мог быстро схватывать добычу и легко плавать. Его челюсти, усаженные острыми зубами, страшны. Главным органом передвижения, как и у рыб, был длинный и сильный хвост. Ласты помогали ему в движении и в то же время служили рулем. Заостренная голова и веретеновидное тело указывают на способность к быстрым движениям в воде, что было необходимо для ловли рыбы, которой они питались. Формой тела ихтиозавры похожи на китов; гладкая, как у кита, кожа не была покрыта чешуей. Как дышали ихтиозавры? Если бы они дышали жабрами, как рыбы, то имели бы так называемые жаберные дуги. Их у ихтиозавров не было, следовательно, они, как и киты, дышали легкими. При дыхании воздухом ихтиозавр должен был выходить на поверхность моря, что он легко делал, обладая хорошей приспособленностью для движения в воде. Интересно отметить, что, помимо хвостового и спинного плавников, ихтиозавры имели дополнительный орган для плавания в воде – ласты. Некоторые виды ихтиозавров имели в широких передних ластах до 100 отдельных маленьких косточек.

Ихтиозавры

Может быть, одна из самых интересных частей скелета ихтиозавра – кольцо косточек, окружающих радужную оболочку и зрачок глаза (так называемое кольцо склеротики). Подобные кольца косточек известны у других пресмыкающихся: черепах, ящериц, крокодилов и птиц. Оно служит защитой глазного яблока от ударов волн и резкой смены давления воды. По‑видимому, у ихтиозавров, как и у некоторых птиц, оно служило к тому же для увеличения или уменьшения отверстия зрачка при ловле добычи на большем или меньшем расстоянии. Такие глаза нужны были им, как бывают нужны человеку очки со стеклами разной кривизны для рассматривания предметов на разном расстоянии.Ихтиозавры были живородящими животными: нередко внутри скелетов крупных ихтиозавров находили скелетики молодых особей – детенышей.В течение почти всей мезозойской эры ихтиозавры занимали такое же положение, как теперь киты и дельфины. Несмотря на внешнее сходство с ними, они не родственны. Об этом говорит все строение скелетов этих животных. От кого же произошли ихтиозавры? Некоторые черты в строении черепа, зубов и позвонков указывают на родство ихтиозавров со стегоцефалами. Однако вопрос об их происхождении еще не ясен. Остатки ихтиозавров и других водных ящеров встречаются в юрских глинах окрестностей Москвы, Поволжья и в других местах СССР. По‑видимому, морские ящеры были широко распространены на Земле.Ихтиозавры, просуществовав около 100 миллионов лет, вымерли в конце мезозойской эры, когда произошли большие географические и другие перемены. Об этом речь будет впереди.Ихтиозавры не были единственными пресмыкающимися, приспособившимися к жизни в морях. Помимо них, там обитали морские крокодилы, черепахи, в том числе гигантские. Но одно из первых мест занимали так называемые плезиозавры (родственные ящерам, от греческого «плезиос» – близкий, родственный – и «заурос» – ящер, ящерица). Плезиозавры имели короткое бочонкообразное туловище и длинную шею, число позвонков которой доходило до 76. Конечности их имели вид ластов с сильно укороченным плечом и бедром. Они были похожи на широкие весла.Плезиозавры походили на дельфинов или гигантских тюленей с длинной змеиной шеей и маленькой головой. Плезиозавры имели в длину от 3 до 5 метров. Они могли, как тюлени, выползать на берег. Некоторые плезиозавры хорошо плавали и в погоне за рыбой далеко отплывали от берегов. Были и жившие у берегов и питавшиеся преимущественно донными беспозвоночными – моллюсками и др. Это были родственные плезиозаврам плиозавры‑гиганты с короткой шеей и большой головой. Череп их достигал 3, а туловище 20 метров в длину.Остатки скелетов плезиозавров и плиозавров нередко встречаются в юрских отложениях СССР, особенно в Поволжье.В конце мезозойской эры, когда ихтиозавры и плиозавры клонились к упадку, распространились змееподобные морские пресмыкающиеся – мозазавры. Они достигали огромной, до 14 метров, длины, были ловки и гибки, как змеи. Извиваясь, они очень быстро плавали. Интересно, что у мозазавров, так же как и у змей, нижняя челюсть была не цельная, а состояла из четырех отдельных костей, соединенных легко растягивающимися связками. Они, следовательно, могли очень широко разевать рот и заглатывать большую добычу.

Гигантские мозазавры – тиллозавры

Так, приспособляясь к жизни в воде, пресмыкающиеся приобрели особенности, резко отличающие их от сухопутных родичей, и поэтому они распространялись в морях.Следует отметить, что когда они процветали, стали появляться в большом числе и разнообразные костистые рыбы.

ЗАВОЕВАНИЕ ВОЗДУХА

Схема строения крыла летающего ящера (А),птицы (Б) и летучей мыши (В)

Первыми летающими животными были насекомые, которые появились около 250 миллионов лет назад. Приблизительно через 100 миллионов лет возникли летающие позвоночные – ящеры и птицы. Следовательно, в мезозойскую эру великий воздушный океан стал уже населен не одними насекомыми вроде стрекоз, бабочек, мух. Многочисленные находки насекомых и летающих ящеров показывают, что в мезозое только они были распространены в воздухе, пока не появились птицы. Как же возникли эти летуны из позвоночных? Есть два основных способа полета у животных: настоящий, активный полет, как у птиц и многих насекомых, и другой полет – пассивный – скольжение по воздуху, как на парашюте. При активном полете животное может подняться в воздух и управлять своим движением. При пассивном полете оно только замедляет, задерживает свое падение (парит) при помощи выростов на теле или летательной перепонки. Среди животных широко распространен как активный, так и пассивный полет.У различных позвоночных можно наблюдать интересные «попытки» летать. Некоторые тропические рыбы, ударяясь хвостом о воду, выскакивают из нее и несутся над поверхностью несколько десятков метров, действуя сильно увеличенными передними плавниками. Иногда они, высоко поднимаясь над водой, могут залетать на палубу судна. Подобные летучие рыбы известны и в ископаемом состоянии. У древесной летающей лягушки имеется широкая летательная перепонка между пальцами. С ее помощью эта лягушка при прыжке задерживает падение и скользит по воздуху. В тех же местностях, где обитают летающие лягушки, водятся и так называемые «драконы» – летающие ящерицы. Ящерицам, достигающим 25 сантиметров в длину, при полете помогает летательная перепонка, которая укреплена на выступающих в стороны ребрах.В Южной Азии живет летающая змея. Раскручивая свое упругое, как спираль, тело, она бросается с дерева вниз. В это время ее вогнутая брюшная поверхность оказывает значительное сопротивление воздуху, и змея плавно опускается.Ответить на вопрос, каким образом летали ящеры и птицы мезозоя, можно отчасти, посмотрев на летающих белок‑летяг. Эти животные не могут еще летать по‑настоящему. Они совершают какие‑то планирующие прыжки. На более высокой ступени стоят летучие мыши, которые появились около 50–60 миллионов лет назад.

Летающие ящеры рамфоринх (внизу, юрский период)и птеранодон (вверху, меловой период)

Вполне возможно, что ящеры научились летать таким же способом, как белки и летучие мыши. Некоторым маленьким ящерам, чтобы спастись от крупных хищников, приходилось жить на деревьях. Здесь они совершали прыжки, защищаясь и охотясь за добычей. Выживали лучшие прыгуны. Постепенно чешуя исчезла, кости облегчились, становились полыми – все это уменьшало вес животного. У них образовалась большая складка кожи, идущая от мизинцев передних ног вдоль туловища к задним ногам. Так образовалась летательная перепонка, которая прикреплялась у них к ногам. Поэтому их назвали птеродактилями – пальцекрылыми ящерами. По внешнему виду они напоминали летучих мышей. Были и другие летающие ящеры. В палеонтологии все они носят название птерозавров, то есть крылатых ящеров.По величине летающие ящеры были весьма различны. Одни из них, в особенности птеродактили, были маленькие – с воробья или голубя, – другие имели до 8 метров в размахе крыльев. У более древних обычно были длинные, тонкие хвосты и острые зубы; более поздние из них были с короткими хвостами или бесхвосты, а зубы у них уже не развивались. Одни крылоящеры имели большие глазницы, у них, следовательно, были большие глаза, как у совы, и, вероятно, они вели ночную жизнь. Другие имели небольшие глаза и больше летали днем. Некоторые из них могли ползать по земле, сложив крылья, другие подвешивались на деревьях или на скалах, как летучие мыши. Мелкие виды питались ягодами, насекомыми, которых ловили своими широкими клювами.Многие крылоящеры носились над морями и охотились на рыб, подобно чайкам, альбатросам и другим птицам. Некоторые из этих «рыболовов» имели в размахе крыльев несколько метров, обладали крепкой головой с мышцами, большими челюстями и могли тащить в клюве или когтях тяжелую добычу. Таким был гигантский крылоящер птеранодон, с 8‑метровым размахом крыльев. Это было самое большое летающее животное, самый сильный летун из когда‑либо живших существ. Он мог нести груз по весу не меньше, чем вес взрослого человека. Между прочим, когда изобретатели стали работать над созданием аэроплана, некоторые из них, чтобы понять законы полета, тщательно изучали скелет птеранодона.Но все же среди крылоящеров не было таких неутомимых летунов, как среди современных птиц, – они часто садились для отдыха на землю.Внешний вид и строение скелета крылоящеров указывают на сходство их с птицами. Но это сходство внешнее, вызванное приспособлениями к полету, не основанное на родстве.Все крылоящеры летали так же, как летучие мыши. Им для полета служили складки кожи, преобразованные в летательные перепонки. Птицы летают по‑другому, у них для полета вместо складок кожи есть крылья. У птиц и некоторых насекомых – мух, комаров, пчел – полет отличается удивительным совершенством. Можно утверждать, что таких успехов в совершенстве полета не достигла современная авиация, несмотря на все ее колоссальное развитие. Современный самолет достигает скорости 1000 километров в час. Более того, скорость реактивных самолетов превышает скорость звука, равную 33 метрам в секунду. Но если сравнить его скорость и размеры со скоростью и размерами маленького стрижа или мухи, то есть относительную скорость, то преимущество будет явно на стороне последних.Птицы произошли от мелких пресмыкающихся, которые могли ходить на двух ногах и лазали по деревьям. Это было в юрский период мезозойской эры. Переход к полету произошел, по‑видимому, так же, как и у летающих ящеров: сначала прыжки с дерева на дерево, потом парение и, наконец, настоящий полет. Чешуя, покрывавшая тело предков птиц из пресмыкающихся, не пропала, как у крылоящеров, а превратилась в перья. И мы видим, например, что перья цыпленка, когда они только начинают расти, очень похожи на чешуйки. Далее они дают черенки, расщепляются на конце, как метелка, и становятся настоящими перьями. У птиц резко изменилось также строение конечностей: передние превратились в крылья с длинными и густыми перьями, задние ноги, служащие для ходьбы, изменились мало.О происхождении птиц много говорит удивительная находка, сделанная в 1861 году в Золенгофенских сланцах в Германии.

Птеранодон

Если бы мы оказались в Европе в юрском периоде, около 150 миллионов лет назад, то увидели бы на ее месте мелководное море с бесчисленными архипелагами островов. В его теплых водах процветала жизнь: кораллы громоздили свои рифы, много было различных червей, рачков, моллюсков – аммонитов и белемнитов, – рыб и водных ящеров – ихтиозавров и плезиозавров. В некоторых зонах этого моря недалеко от берегов на дно оседал мягкий ил, в котором захоронялись животные и растения юрского периода. Этот ил превратился в литографский камень, которым пользовались долгое время для печатания иллюстраций. При добыче этого камня в нем открыто много сокровищ – остатков жизни юрского периода. Среди них оказались отпечатки животного, которое является переходным типом от ящера к птицам и было названо учеными археоптериксом, то есть первоптицей. Между прочим, у нас в СССР близ г. Чимкента в Узбекистане в тонких сланцах найдено множество остатков растений и животных (рыб, моллюсков, насекомых, крылоящеров и др.). Эти скопления образовались на дне большого пресного озера юрского периода.

Скелет археоптерикса

Предполагаемый вид предков птиц

Археоптерикс, найденный в Германии, был величиной с голубя или ворону. У него были крылья и длинный хвост, покрытые перьями. Но крылья его имели по три пальца с когтями на концах, а хвост состоял из позвонков, как у ящерицы. 20 позвонков составляли этот хвост и соответственно им было 20 пар длинных перьев. Значит, он, размахивая крыльями, перелетал с ветки на ветку, с дерева на дерево. Он летал, по всей вероятности, плохо. Об этом говорит и более значительная, чем у современных летающих птиц, массивность костей скелета.Когда археоптерикс бегал, то он, по‑видимому, пользовался своими крыльями, как ногами, цепляясь острыми когтями за землю или деревья. Клюва, как у ныне живущих птиц, у археоптерикса не было. Вместо него были челюсти с зубами. Голова была покрыта редкими перышками и частой чешуей.В Южной Америке живет птица гоацин, которая напоминает археоптерикса. Голос гоацина больше похож на кваканье, чем на крик птицы. У птенцов на крыльях есть коготки, и они ползают, хватаясь ногами и крыльями за ветки.Итак, находка археоптерикса убедительно доказывает, что птицы возникли от мелких ящерицевидных пресмыкающихся, приспособившихся сначала к жизни на деревьях, затем к пассивному планирующему полету и, наконец, ставших настоящими летунами. Все это произошло не сразу, а в течение долгой эволюции, путем постепенных, все более совершенных приспособлений к жизни в воздушной среде, к полету. Почему предкам птиц стал необходим полет? На этот вопрос можно ответить так. У мелких ящерице‑видных пресмыкающихся – предков птиц ‑‑ было много врагов из среды более крупных хищников. Жизнь на деревьях помогала избавиться от них; наконец, здесь они могли сравнительно легко добывать себе корм: ягоды, плоды, насекомых. В дальнейшем такой образ жизни привел к возникновению крыльев и других особенностей, свойственных птицам. У птиц, которых сейчас насчитывается около 10 тысяч видов, постепенно выработались такие особенности, которые позволили им широко распространиться и говорят о том, что это высокоразвитые представители животного мира.К числу таких прогрессивных особенностей принадлежат: постоянная температура тела, или теплокровность, которая у них больше, чем у млекопитающих, и достигает 42–43°; хорошо развитый головной мозг, органы чувств, дыхательная и кровеносная система органов. У птиц развита забота о потомстве.Уже в конце мезозойской эры появилось очень много разных птиц; среди них были летающие, бегающие, плавающие. У всех у них имелись зубы, поэтому их называют зубатыми птицами.Первые летающие живые существа появились гораздо раньше, за 100 миллионов лет до крылоящеров и птиц. Тогда насекомые – стрекозы, кузнечики – поднялись в воздух, и в то же приблизительно время позвоночные начали осваивать сушу.В мезозойскую эру насекомые продолжали развиваться: наряду с муравьями, тлями появились и более совершенные, чем ранее, обитатели воздуха: пчелы, осы, мухи, комары, бабочки.Это обилие живых существ, населявших воздушные стихии, объясняется, по‑видимому, начавшимся обновлением растительности. Леса, болота, луга стали принимать другой вид. Вместо широко распространенных ранее мхов, хвощей, папоротников, хвойных растений земля все более и более покрывалась различными цветковыми или покрытосеменными растениями. В меловом периоде появились цветы и травы, выросли новые деревья – дубы, буки, тополи, ивы, березы. В теплом климате того времени росли пальмы, магнолии, виноград.В природе все взаимосвязано. Особенно тесная связь имеется между растениями и животными. Поэтому появление и развитие цветковых растений увеличило количество пищи, создало новую, лучшую и разнообразную кормовую базу для многих животных. Можно смело утверждать, что это обеспечило прогрессивное развитие таких высших классов животных, как насекомые, птицы, млекопитающие. С другой стороны, и эти животные сыграли большую роль в развитии покрытосеменных растений. Вспомним хотя бы многообразие их приспособлений для перекрестного опыления, расселения плодов и семян с помощью насекомых, птиц и млекопитающих.С появлением покрытосеменных растений однообразные леса из голосеменных и папоротниковых стали исчезать.Приспосабливаясь к изменяющимся и усложняющимся условиям среды, цветковые растения создали новый, разнообразный растительный покров земли из деревьев, кустарников, травянистых однолетних и многолетних растений.